JPS6331108A - Ｓｏｉ素子の製造方法 - Google Patents
Ｓｏｉ素子の製造方法Info
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- JPS6331108A JPS6331108A JP17489886A JP17489886A JPS6331108A JP S6331108 A JPS6331108 A JP S6331108A JP 17489886 A JP17489886 A JP 17489886A JP 17489886 A JP17489886 A JP 17489886A JP S6331108 A JPS6331108 A JP S6331108A
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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〕
本発明は絶縁膜上に形成した多結晶シリコン膜の特定領
域を単結晶シリコン膜に変換して素子領域とし、この素
子領域に半導体素子を形成するＳ ＯＩ （５ｉｌｉｃ
ｏｎ ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ ）素子の製造方法に
関するものである。
域を単結晶シリコン膜に変換して素子領域とし、この素
子領域に半導体素子を形成するＳ ＯＩ （５ｉｌｉｃ
ｏｎ ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ ）素子の製造方法に
関するものである。
絶縁膜上に形成した多結晶シリコン膜にレーザービーム
や電子ビーム等を照射することにより、多結晶シリコン
膜を溶融し、再結晶化させる、いわゆるビームアニルリ
ングにより単結晶シリコン膜に変換する従来法の中で、
絶縁膜構造を工夫し再結晶化過程を制御したものとして
は、ヒートシンク構造と呼ばれる構造を用いて再結晶化
する方法がある。
や電子ビーム等を照射することにより、多結晶シリコン
膜を溶融し、再結晶化させる、いわゆるビームアニルリ
ングにより単結晶シリコン膜に変換する従来法の中で、
絶縁膜構造を工夫し再結晶化過程を制御したものとして
は、ヒートシンク構造と呼ばれる構造を用いて再結晶化
する方法がある。
これは底面絶縁膜と枠型絶縁膜とにより構成される枠型
の凹部を有する絶縁膜を形成し、この凹部を有する絶縁
膜上に形成した多結晶シリコン膜を、レーザービームや
電子ビーム等を用いて溶融させた後の、再結晶化の過程
で底面絶縁膜とこの底面絶縁膜上の枠型絶縁膜によって
構成される絶縁膜の膜厚差で、熱の逃げ方すなわち熱伝
導の差を利用し、絶縁膜の薄い領域の中央部付近より外
側に向かって結晶成長するように制御したものである。
の凹部を有する絶縁膜を形成し、この凹部を有する絶縁
膜上に形成した多結晶シリコン膜を、レーザービームや
電子ビーム等を用いて溶融させた後の、再結晶化の過程
で底面絶縁膜とこの底面絶縁膜上の枠型絶縁膜によって
構成される絶縁膜の膜厚差で、熱の逃げ方すなわち熱伝
導の差を利用し、絶縁膜の薄い領域の中央部付近より外
側に向かって結晶成長するように制御したものである。
つまり素子領域を絶縁膜の凹部の領域上に形成し、素子
領域の中央部より再結晶化させることにより、単結晶シ
リコン膜中の素子特性の劣化要因である結晶粒界の発生
を抑える方法である。
領域の中央部より再結晶化させることにより、単結晶シ
リコン膜中の素子特性の劣化要因である結晶粒界の発生
を抑える方法である。
従来技術の参考文献としては例えば次のものがある。
河村誠一部・佐々木伸夫・岩井崇・中野元雄・高木幹夫
：電子通信学会技術研究報告 ＣＰＭ８３−１３ 〔発明が解決しようとする問題点〕 ヒートシンク構造を用いて絶縁膜上に形成した多結晶シ
リコン膜を、ビームアニーリングにより単結晶シリコン
膜に変換する方法は次に記す問題点がある。
：電子通信学会技術研究報告 ＣＰＭ８３−１３ 〔発明が解決しようとする問題点〕 ヒートシンク構造を用いて絶縁膜上に形成した多結晶シ
リコン膜を、ビームアニーリングにより単結晶シリコン
膜に変換する方法は次に記す問題点がある。
第１の問題点は同一材料を用い絶縁膜の膜厚差で再結晶
化過程の熱伝導を制御しているが、ビームアニーリング
後の素子領域を観察すると、素子領域の中央部より再結
晶しているものだけではなく、素子領域の周辺部から再
結晶化し結晶粒界が多数存在するものもあり、再結晶化
過程の熱伝導が絶縁膜の膜厚差だけでは完全に制御でき
ないことを示している。
化過程の熱伝導を制御しているが、ビームアニーリング
後の素子領域を観察すると、素子領域の中央部より再結
晶しているものだけではなく、素子領域の周辺部から再
結晶化し結晶粒界が多数存在するものもあり、再結晶化
過程の熱伝導が絶縁膜の膜厚差だけでは完全に制御でき
ないことを示している。
第２の問題点としてヒートシンク構造では、絶縁膜上に
形成した多結晶シリコン膜をビームアニーリングにより
単結晶シリコン膜に変換するときの条件パラメータとし
て、絶縁膜の膜厚差が重要なパラメータとなっているが
、フォトエツチング技術を用いて絶縁膜の特定領域の一
部を除去することに膜厚差を形成する一般的な方法では
、試料の各位置によりエツチングが均一に進行しないた
め膜厚差を管理することは難しい。
形成した多結晶シリコン膜をビームアニーリングにより
単結晶シリコン膜に変換するときの条件パラメータとし
て、絶縁膜の膜厚差が重要なパラメータとなっているが
、フォトエツチング技術を用いて絶縁膜の特定領域の一
部を除去することに膜厚差を形成する一般的な方法では
、試料の各位置によりエツチングが均一に進行しないた
め膜厚差を管理することは難しい。
本発明の目的は、新しい絶縁膜構造を用いることにより
この絶縁膜上に形成した多結晶シリコン膜ヲ、ビームア
ニーリングにより溶融後の再結晶化過程における熱伝導
を完全に制御し、結晶粒界の発生を抑え、さらに半導体
素子の三次元化にも対応できる絶縁膜の製造方法を提供
するものである。
この絶縁膜上に形成した多結晶シリコン膜ヲ、ビームア
ニーリングにより溶融後の再結晶化過程における熱伝導
を完全に制御し、結晶粒界の発生を抑え、さらに半導体
素子の三次元化にも対応できる絶縁膜の製造方法を提供
するものである。
上記目的を達成するために本発明においては、凹部を有
する絶縁膜の底面絶縁膜と枠型絶縁膜を異なる熱伝導率
を有する材料で、しかも枠型絶縁膜を底面絶縁膜より熱
伝導率が小さい材料で構成し再結晶化過程の熱伝導の制
御を行なった。
する絶縁膜の底面絶縁膜と枠型絶縁膜を異なる熱伝導率
を有する材料で、しかも枠型絶縁膜を底面絶縁膜より熱
伝導率が小さい材料で構成し再結晶化過程の熱伝導の制
御を行なった。
また反応ガスとエキシマレーザ−光との光化学反応によ
り絶縁膜の形成を行なった。
り絶縁膜の形成を行なった。
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第３図は本発明の実施例における、反応ガスとエキシマ
レーザ−光との光化学反応を用いて絶縁膜形成を行なう
ための装置の側断面図である。
レーザ−光との光化学反応を用いて絶縁膜形成を行なう
ための装置の側断面図である。
紫外域で高出力ビームが得られ、しかも直径１０〜２５
ｒｔｍの大きさから１μｍ程度までレンズ系を用いてビ
ーム径が変えられるエキシマレーザ−光５を導入するた
めの光導入窓１３と、各種のガスを導入するための流入
口１４と排気口１５を持った反応室１２の中に、試料取
付基台８を配置する。
ｒｔｍの大きさから１μｍ程度までレンズ系を用いてビ
ーム径が変えられるエキシマレーザ−光５を導入するた
めの光導入窓１３と、各種のガスを導入するための流入
口１４と排気口１５を持った反応室１２の中に、試料取
付基台８を配置する。
第１図は本発明の実施例におけるエキシマレーザ−光の
照射装置および試料の側断面図を示したものである。
照射装置および試料の側断面図を示したものである。
まず第１図（ａ） Ｋ示すように、シリコンウェファ−
１上にＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）で膜厚数百ｎｍの窒化シリコン膜（
ＳｉＮ）からなる底面絶縁膜２を形成する。
１上にＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）で膜厚数百ｎｍの窒化シリコン膜（
ＳｉＮ）からなる底面絶縁膜２を形成する。
その後第３図に示す反応室１２の試料取付基台８に取付
け、流入口１４からジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガスと亜酸
化窒素（Ｎ２０）の混合ガス、あるいはモノシラン（Ｓ
ｉＨ４）ガスと亜酸化窒素（Ｎ２０ ）の混合ガスに、
アルゴンフロライド（Ａ ｒ Ｆ ）エキシマレーザ−
光（波長１９３ ｎｍ ）を、例えば光強度２００ｍＪ
／ｃｒｌで遮光マスク７を介して選択的に″照射し、光
化学反応により二酸化シリコン膜からなる枠型絶縁膜３
を、素子領域６の周辺部に４００ｎｍ程度の厚さで形成
する。
け、流入口１４からジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガスと亜酸
化窒素（Ｎ２０）の混合ガス、あるいはモノシラン（Ｓ
ｉＨ４）ガスと亜酸化窒素（Ｎ２０ ）の混合ガスに、
アルゴンフロライド（Ａ ｒ Ｆ ）エキシマレーザ−
光（波長１９３ ｎｍ ）を、例えば光強度２００ｍＪ
／ｃｒｌで遮光マスク７を介して選択的に″照射し、光
化学反応により二酸化シリコン膜からなる枠型絶縁膜３
を、素子領域６の周辺部に４００ｎｍ程度の厚さで形成
する。
遮光マスクは、例えば透明石英板に選択的に枠型絶縁膜
を形成する領域はエキシマレーザ−光を透過させ、絶縁
膜を形成しない領域はエキシマレーザ−光を反射または
吸収する薄膜を形成しておく。
を形成する領域はエキシマレーザ−光を透過させ、絶縁
膜を形成しない領域はエキシマレーザ−光を反射または
吸収する薄膜を形成しておく。
次に第１図（ｂｌに示すように凹部を有する絶縁膜４上
に、多結晶シリコン膜９をＣＶＤ法で厚さ約５００ｎｍ
形成した後、レーザービームや電子ビーム等を照射し多
結晶シリコン膜を溶融し、再結晶化させるビームアニー
リングにより、単結晶シリコン膜に変換し絶縁膜の薄い
領域上の単結晶シリコン膜を素子領域とする。
に、多結晶シリコン膜９をＣＶＤ法で厚さ約５００ｎｍ
形成した後、レーザービームや電子ビーム等を照射し多
結晶シリコン膜を溶融し、再結晶化させるビームアニー
リングにより、単結晶シリコン膜に変換し絶縁膜の薄い
領域上の単結晶シリコン膜を素子領域とする。
ここで枠型絶縁膜６として形成した二酸化シリコン膜は
、底面絶縁膜２の窒化シリコン膜に比較して熱伝導率が
小さいので、ビームアニーリングにより溶融した多結晶
シリコン膜は、素子領域６の中央部から外側に向って再
結晶化するため、ランダムな方向の結晶成長を押え、素
子領域中にほとんど結晶粒界が存在しない単結晶シリコ
ン膜が得られる。
、底面絶縁膜２の窒化シリコン膜に比較して熱伝導率が
小さいので、ビームアニーリングにより溶融した多結晶
シリコン膜は、素子領域６の中央部から外側に向って再
結晶化するため、ランダムな方向の結晶成長を押え、素
子領域中にほとんど結晶粒界が存在しない単結晶シリコ
ン膜が得られる。
第２図は他の実施例におけるエキシマレーザ−光の照射
装置と試料の側断面図で、エキシマレーザ−光を全面照
射ではなく集光して、選択的に枠型絶縁膜を形成した例
である。
装置と試料の側断面図で、エキシマレーザ−光を全面照
射ではなく集光して、選択的に枠型絶縁膜を形成した例
である。
シリコンウェファ−１上に形成した窒化シリコン膜から
なる底面絶縁膜２上に、エキシマレーザ−光５を集光レ
ンズ１０を用いて集光し、素子領域乙の周辺部に選択的
に、二酸化シリコン膜からなる枠型絶縁膜３を、前記反
応ガスとエキシマレーザ−光の光化学反応により反応室
１２内で形成する。
なる底面絶縁膜２上に、エキシマレーザ−光５を集光レ
ンズ１０を用いて集光し、素子領域乙の周辺部に選択的
に、二酸化シリコン膜からなる枠型絶縁膜３を、前記反
応ガスとエキシマレーザ−光の光化学反応により反応室
１２内で形成する。
コンピー−ターにてシャッター１１の開閉および試料取
付基台８のＸ方向・Ｙ方向の走査を制御すれば希望のパ
ターンが得られる。
付基台８のＸ方向・Ｙ方向の走査を制御すれば希望のパ
ターンが得られる。
底面絶縁膜として窒化シリコン膜を用いて説明してきた
が、他に酸化アルミニウム（ＡＡ’２０３）、酸化タン
タル（’ｒａｔｏｓ）等も底面絶縁膜の材料として使用
可能である。これらの材料は反応ガスとエキシマレーザ
−光との光化学反応を用いて形成できるので、底面絶縁
膜と枠型絶縁膜の両方の絶縁膜を、反応ガスとエキシマ
レーザ−光との光化学反応で形成することも可能である
。
が、他に酸化アルミニウム（ＡＡ’２０３）、酸化タン
タル（’ｒａｔｏｓ）等も底面絶縁膜の材料として使用
可能である。これらの材料は反応ガスとエキシマレーザ
−光との光化学反応を用いて形成できるので、底面絶縁
膜と枠型絶縁膜の両方の絶縁膜を、反応ガスとエキシマ
レーザ−光との光化学反応で形成することも可能である
。
例えば酸化アルミニウムは、トリメチルアルミニウムＣ
ＡＡ’ （ＣＨ） ｓ ）と亜酸化窒素の混合ガスに、
クリプトンフロライド（ＫｒＦ）エキシマレーザ−光（
波長２４９ ｎ ｍ ）を、光強度６００−７００ｍＪ
／ｄで照射することにより光化学反応により形成する。
ＡＡ’ （ＣＨ） ｓ ）と亜酸化窒素の混合ガスに、
クリプトンフロライド（ＫｒＦ）エキシマレーザ−光（
波長２４９ ｎ ｍ ）を、光強度６００−７００ｍＪ
／ｄで照射することにより光化学反応により形成する。
また光化学反応やＣＶＤ法を用いて異なる材料の絶縁膜
を、それぞれ全面に形成した後枠型絶縁膜をフォトエツ
チング技術を用いて形成することもできる。
を、それぞれ全面に形成した後枠型絶縁膜をフォトエツ
チング技術を用いて形成することもできる。
以上の説明で明らかなように、凹部な有する絶縁膜を熱
伝導率の異なる材料で形成するようにした結果、再結晶
化過程の熱伝導は完全にコントロールされ、その上膜厚
差も精度良く管理されるので、素子領域での結晶粒界の
発生が抑えられ、結晶性の優れた均一な単結晶シリコン
膜が得られた。
伝導率の異なる材料で形成するようにした結果、再結晶
化過程の熱伝導は完全にコントロールされ、その上膜厚
差も精度良く管理されるので、素子領域での結晶粒界の
発生が抑えられ、結晶性の優れた均一な単結晶シリコン
膜が得られた。
また光化学反応を用いることにより従来例と比較して低
温で絶縁膜形成が行なえるために、半導体素子を三次元
化したとき、熱による下層の半導体素子の特性劣化が押
えられた。すなわち熱酸化法を用いた絶縁膜の構造と製
造方法では、半導体素子の三次元化が困難であったが、
本発明による絶縁膜構造と製造方法を用いることにより
半導体素子の三次元化が容易に可能になった。
温で絶縁膜形成が行なえるために、半導体素子を三次元
化したとき、熱による下層の半導体素子の特性劣化が押
えられた。すなわち熱酸化法を用いた絶縁膜の構造と製
造方法では、半導体素子の三次元化が困難であったが、
本発明による絶縁膜構造と製造方法を用いることにより
半導体素子の三次元化が容易に可能になった。
第１図（ａ）・（ｂｌは本発明におけるエキシマレーザ
−光の照射装置および試料の各工程における偏析面図、
第２図は本発明の他の実施例のエキシマレーザ−光の照
射装置および試料の貴所面図、第３図は本発明の実施例
の膜形成を行なうための装置の質断面図である。 ２・・・・・・底面絶縁膜、３・・・・・・枠型絶縁膜
、４・・・・・・絶縁膜、５・・・・・・エキシマレー
ザ−光、９・・・・・・多結晶シリコン膜。 第１図 （ａ） 第２図 第３図
−光の照射装置および試料の各工程における偏析面図、
第２図は本発明の他の実施例のエキシマレーザ−光の照
射装置および試料の貴所面図、第３図は本発明の実施例
の膜形成を行なうための装置の質断面図である。 ２・・・・・・底面絶縁膜、３・・・・・・枠型絶縁膜
、４・・・・・・絶縁膜、５・・・・・・エキシマレー
ザ−光、９・・・・・・多結晶シリコン膜。 第１図 （ａ） 第２図 第３図
Claims (3)
- （１）底面絶縁膜と枠型絶縁膜とにより構成される枠型
の凹部を有する絶縁膜の上に多結晶シリコン膜を形成し
、ビームアニーリングにより凹部の多結晶シリコン膜を
単結晶シリコン膜に変換して素子領域とし、この素子領
域に半導体素子を形成するＳＯＩ素子の製造方法におい
て、前記枠型絶縁膜を前記底面絶縁膜よりも熱伝導率の
小さい材料で構成することを特徴とするＳＯＩ素子の製
造方法。 - （２）底面絶縁膜を窒化シリコン膜で、枠型絶縁膜を二
酸化シリコン膜で構成することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のＳＯＩ素子の製造方法。 - （３）枠型絶縁膜を反応ガスとエキシマレーザー光との
光化学反応により形成することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のＳＯＩ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17489886A JPS6331108A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | Ｓｏｉ素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17489886A JPS6331108A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | Ｓｏｉ素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6331108A true JPS6331108A (ja) | 1988-02-09 |
Family
ID=15986617
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17489886A Pending JPS6331108A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | Ｓｏｉ素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6331108A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999031719A1 (fr) * | 1997-12-17 | 1999-06-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Couche mince de semi-conducteur, son procede et son dispositif de fabrication, composant a semi-conducteur et son procede de fabrication |
| EP0993032A3 (en) * | 1998-10-06 | 2000-05-31 | Sel Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Apparatus having integrated circuits made of TFT devices, and methods of manufacture thereof |
| EP1054452A2 (en) * | 1999-05-15 | 2000-11-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | TFT and method for its fabrication |
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