JPS6339092B2 - - Google Patents
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- JPS6339092B2 JPS6339092B2 JP11186681A JP11186681A JPS6339092B2 JP S6339092 B2 JPS6339092 B2 JP S6339092B2 JP 11186681 A JP11186681 A JP 11186681A JP 11186681 A JP11186681 A JP 11186681A JP S6339092 B2 JPS6339092 B2 JP S6339092B2
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- silicon
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置の製造方法、特に絶縁基板
上の分離された非単結晶半導体領域を光束照射に
より単結晶化する方法に関す。
上の分離された非単結晶半導体領域を光束照射に
より単結晶化する方法に関す。
表面が絶縁体よりなる基板上に島状に分離され
た半導体素子を形成するSOI（Silicon on
Insulating Substrate）構造の半導体装置の製造
工程において、絶縁基板面上の非単結晶シリコン
すなわち多結晶シリコン或いは非晶質シリコンに
より形成された島状に分離された薄膜状半導体領
域を単結晶化するための熱処理を実施する場合
に、特に対策を講じない限り、各半導体領域の端
部がその中央部分に比較して低温となり、再結晶
化は周辺部分より始まるために多結晶となり易
く、単結晶化の目的を達成するためには、各半導
体領域の中央附近の一個所に温度の最低点を設け
て、再結晶化をこの位置より開始させることが必
要とされている。
た半導体素子を形成するSOI（Silicon on
Insulating Substrate）構造の半導体装置の製造
工程において、絶縁基板面上の非単結晶シリコン
すなわち多結晶シリコン或いは非晶質シリコンに
より形成された島状に分離された薄膜状半導体領
域を単結晶化するための熱処理を実施する場合
に、特に対策を講じない限り、各半導体領域の端
部がその中央部分に比較して低温となり、再結晶
化は周辺部分より始まるために多結晶となり易
く、単結晶化の目的を達成するためには、各半導
体領域の中央附近の一個所に温度の最低点を設け
て、再結晶化をこの位置より開始させることが必
要とされている。
本発明は、前記の単結晶化のための光束照射に
よる熱処理において、再結晶化を一個所より開始
せしめる具体的でかつ確実な方法を得ることを目
的とする。
よる熱処理において、再結晶化を一個所より開始
せしめる具体的でかつ確実な方法を得ることを目
的とする。
本発明は、各半導体領域の周辺部分がその中央
部分に比較してより多くの光束を吸収する如く、
該半導体領域の少なくとも一部分を干渉薄膜によ
り被覆することにより達成される。
部分に比較してより多くの光束を吸収する如く、
該半導体領域の少なくとも一部分を干渉薄膜によ
り被覆することにより達成される。
以下本発明を実施例により図面を用いて詳細に
説明する。第１図ａ及びｂは第一の実施例を示す
平面図及び断面図である。本実施例において、二
酸化シリコン（SiO2）よりなる基板表面１上に
形成された島状に分離された非単結晶シリコン領
域２を、アルゴン（Ar）レーザ光（波長488.2n
ｍ、514.5nｍ）の垂直照射により、加熱後冷却し
て単結晶シリコンを得ようとするとき、レーザ光
照射に先立つてシリコン領域２の面上に化学蒸着
法により二酸化シリコン膜３を厚さ約88nｍに形
成し、非単結晶シリコン領域２の中央附近におい
てホトリソグラフイ法により前記二酸化シリコン
膜３に小開口４を設ける。前記二酸化シリコン膜
３の厚さとその屈折率（ｎ＝1.46）との積（以下
光学的膜厚という）はArレーザ光の1/4波長に近
似し、二酸化シリコン膜３に垂直にArレーザ光
を照射するとき、光波の干渉により反射率は極少
値約８％となる。なお、二酸化シリコン膜３の厚
さを前記の値の奇数倍としても同等の結果が得ら
れる。小開口４は非単結晶シリコン２を露出して
おり、その面のArレーザ光に対する反射率は約
38％である。
説明する。第１図ａ及びｂは第一の実施例を示す
平面図及び断面図である。本実施例において、二
酸化シリコン（SiO2）よりなる基板表面１上に
形成された島状に分離された非単結晶シリコン領
域２を、アルゴン（Ar）レーザ光（波長488.2n
ｍ、514.5nｍ）の垂直照射により、加熱後冷却し
て単結晶シリコンを得ようとするとき、レーザ光
照射に先立つてシリコン領域２の面上に化学蒸着
法により二酸化シリコン膜３を厚さ約88nｍに形
成し、非単結晶シリコン領域２の中央附近におい
てホトリソグラフイ法により前記二酸化シリコン
膜３に小開口４を設ける。前記二酸化シリコン膜
３の厚さとその屈折率（ｎ＝1.46）との積（以下
光学的膜厚という）はArレーザ光の1/4波長に近
似し、二酸化シリコン膜３に垂直にArレーザ光
を照射するとき、光波の干渉により反射率は極少
値約８％となる。なお、二酸化シリコン膜３の厚
さを前記の値の奇数倍としても同等の結果が得ら
れる。小開口４は非単結晶シリコン２を露出して
おり、その面のArレーザ光に対する反射率は約
38％である。
Arレーザ光を二酸化シリコン膜３側より垂直
に照射するとき、非単結晶シリコン領域２に到達
するArレーザ光は、二酸化シリコン膜３に被覆
された部分について100−８＝92％程度、小開口
４部分について100−38＝62％程度であつて、Ar
レーザ光照射による非単結晶シリコン領域２内の
温度分布は第２図ａに示す如く小開口４の部分が
その周囲より低温となる。この最低温部分が非単
結晶シリコンの融点TMを僅に超えるまで加熱後、
冷却すれば第２図ｂに示す如き温度分布となり、
小開口４の中心部が最低温でありこれが結晶化温
度TNに最初に到達して、ここより周辺に向つて
再結晶化が進み非単結晶シリコン領域２は単結晶
化される。第３図は第二の実施例を示す断面図で
あり、本実施例においては、前記第一の実施例と
同様に二酸化シリコンよりなる基板表面１上に非
単結晶シリコン領域２び光学的膜厚が1/4波長に
相当する二酸化シリコン膜３（厚さ約88nｍ）を
形成後、非単結晶シリコン領域２の中央附近に多
結晶シリコン膜５を設ける。多結晶シリコン膜５
（屈折率ｎ≒3.5）の光学的膜厚が1/4波長、3/4波
長に相当する膜厚約36nｍ、110nｍであるときに
Arレーザ光に対する反射率が極大、透過光が極
小となるが、更に本実施例においては多結晶シリ
コン膜５が融解熱を奪う冷却効果を有する。
に照射するとき、非単結晶シリコン領域２に到達
するArレーザ光は、二酸化シリコン膜３に被覆
された部分について100−８＝92％程度、小開口
４部分について100−38＝62％程度であつて、Ar
レーザ光照射による非単結晶シリコン領域２内の
温度分布は第２図ａに示す如く小開口４の部分が
その周囲より低温となる。この最低温部分が非単
結晶シリコンの融点TMを僅に超えるまで加熱後、
冷却すれば第２図ｂに示す如き温度分布となり、
小開口４の中心部が最低温でありこれが結晶化温
度TNに最初に到達して、ここより周辺に向つて
再結晶化が進み非単結晶シリコン領域２は単結晶
化される。第３図は第二の実施例を示す断面図で
あり、本実施例においては、前記第一の実施例と
同様に二酸化シリコンよりなる基板表面１上に非
単結晶シリコン領域２び光学的膜厚が1/4波長に
相当する二酸化シリコン膜３（厚さ約88nｍ）を
形成後、非単結晶シリコン領域２の中央附近に多
結晶シリコン膜５を設ける。多結晶シリコン膜５
（屈折率ｎ≒3.5）の光学的膜厚が1/4波長、3/4波
長に相当する膜厚約36nｍ、110nｍであるときに
Arレーザ光に対する反射率が極大、透過光が極
小となるが、更に本実施例においては多結晶シリ
コン膜５が融解熱を奪う冷却効果を有する。
第２図ａの如き温度分布から同図ｂの如き最低
温点を有する温度分布に移行するには、周辺部の
熱蓄積効果が低温領域である中央部に好影響を及
ぼすことが望ましく、中央部の面積には自ずから
制約が存在する。例えば島状領域が10μｍ平方程
度であれば、第１の実施例の窓４は２〜3μｍ程
度の方形或いは円形であることが、島状領域の単
結晶化に好都合である。このような事情は以下の
各実施例においても同様である。
温点を有する温度分布に移行するには、周辺部の
熱蓄積効果が低温領域である中央部に好影響を及
ぼすことが望ましく、中央部の面積には自ずから
制約が存在する。例えば島状領域が10μｍ平方程
度であれば、第１の実施例の窓４は２〜3μｍ程
度の方形或いは円形であることが、島状領域の単
結晶化に好都合である。このような事情は以下の
各実施例においても同様である。
第３の実施例としては、第二の実施例における
多結晶シリコン膜５に代えて、窒化シリコン
（Si3N4）膜５′を設ける。窒化シリコン膜５′
（屈折率ｎ≒2.0）の光学的膜厚が1/4波長に相当
する膜厚約63nｍであるとき反射率が極大とな
る。
多結晶シリコン膜５に代えて、窒化シリコン
（Si3N4）膜５′を設ける。窒化シリコン膜５′
（屈折率ｎ≒2.0）の光学的膜厚が1/4波長に相当
する膜厚約63nｍであるとき反射率が極大とな
る。
前記の第二、第三の実施例についても、Arレ
ーザ光の照射の際の温度分布は第２図ａと、再結
晶時の温度分布は第２図ｂと同様であり非単結晶
シリコン領域２は中央部より単結晶化される。
ーザ光の照射の際の温度分布は第２図ａと、再結
晶時の温度分布は第２図ｂと同様であり非単結晶
シリコン領域２は中央部より単結晶化される。
第４図ａ及びｂは第四の実施例を示す断面図で
ある。本実施例においては、二酸化シリコンより
なる基板表面６上に非単結晶シリコン層７を厚さ
400nｍ程度に形成する。次に分離された非単結
晶シリコン領域を形成すべき部分に窒化シリコン
よりなるマスク８を形成して、非単結晶シリコン
層に熱酸化処理を実施する。この際酸化処理は隣
接する領域との中間の部分の非単結晶シリコン層
は完全に酸化されるまで行ない、分離された非単
結晶シリコン領域９が形成される。次に全面に二
酸化シリコン膜１０を厚さ約170nｍに形成する。
本実施例において非単結晶シリコン領域９上の二
酸化シリコン膜１０は領域９の主表面上において
その光学的膜厚がArレーザ光の1/2波長に相当
し、領域９の周辺の勾配を有する面については、
その光学的膜厚が1/4波長の３倍、４倍、５倍等
に相当する位置が存在する。
ある。本実施例においては、二酸化シリコンより
なる基板表面６上に非単結晶シリコン層７を厚さ
400nｍ程度に形成する。次に分離された非単結
晶シリコン領域を形成すべき部分に窒化シリコン
よりなるマスク８を形成して、非単結晶シリコン
層に熱酸化処理を実施する。この際酸化処理は隣
接する領域との中間の部分の非単結晶シリコン層
は完全に酸化されるまで行ない、分離された非単
結晶シリコン領域９が形成される。次に全面に二
酸化シリコン膜１０を厚さ約170nｍに形成する。
本実施例において非単結晶シリコン領域９上の二
酸化シリコン膜１０は領域９の主表面上において
その光学的膜厚がArレーザ光の1/2波長に相当
し、領域９の周辺の勾配を有する面については、
その光学的膜厚が1/4波長の３倍、４倍、５倍等
に相当する位置が存在する。
Arレーザ光を基板に垂直に照射するとき、傾
域９の主表面及び周辺の勾配面の二酸化シリコン
膜の光学的膜厚が1/2波長の整数倍に相当する位
置については反射率が極大値の約38％となり周辺
の二酸化シリコン層の光学的膜厚が1/4波長の奇
数倍に相当する位置については反射率が極小値の
約８％となり、二酸化シリコン膜を透過して非単
結晶シリコン領域９に到達するArレーザ光の強
度は第５図ａに示す如く分布する。この結果とし
て、非単結晶シリコン領域９の温度はArレーザ
光照射時において第５図ｂ、再結晶化開始時にお
いて第５図ｃに示す如く分布し、再結晶化は領域
９の中央部分より開始して次第に周辺に及び単結
晶が形成される。
域９の主表面及び周辺の勾配面の二酸化シリコン
膜の光学的膜厚が1/2波長の整数倍に相当する位
置については反射率が極大値の約38％となり周辺
の二酸化シリコン層の光学的膜厚が1/4波長の奇
数倍に相当する位置については反射率が極小値の
約８％となり、二酸化シリコン膜を透過して非単
結晶シリコン領域９に到達するArレーザ光の強
度は第５図ａに示す如く分布する。この結果とし
て、非単結晶シリコン領域９の温度はArレーザ
光照射時において第５図ｂ、再結晶化開始時にお
いて第５図ｃに示す如く分布し、再結晶化は領域
９の中央部分より開始して次第に周辺に及び単結
晶が形成される。
第６図は第五の実施例を示す断面図である。基
板面１１上に島状に分離された非単結晶シリコン
領域１２の形成にあたつて、その周辺が勾配をも
つようにテーパーエツチングを行なう。この領域
１２を含む基板面１１上に、二酸化シリコン或い
は窒化シリコン等その屈折率がシリコンより少な
る物質、望ましくはその屈折率がシリコンの屈折
率の平方根に近似する物質により皮膜１３を形成
し、その厚さを光学的膜厚がArレーザ光の1/2波
長に相当する値とする。このとき、非単結晶シリ
コン領域１２の周辺の勾配を有する位置において
は、基板面１１に垂直に入射するArレーザ光は
皮膜１３に斜に入射し、光路長及び入射角が変化
する。この結果非単結晶シリコン領域１２に到達
するArレーザ光の強度は前記第四の実施例につ
いて説明した第５図ａと同様に分布し温度分布は
第５図ｂ及びｃと同様となつて単結晶が形成され
る。
板面１１上に島状に分離された非単結晶シリコン
領域１２の形成にあたつて、その周辺が勾配をも
つようにテーパーエツチングを行なう。この領域
１２を含む基板面１１上に、二酸化シリコン或い
は窒化シリコン等その屈折率がシリコンより少な
る物質、望ましくはその屈折率がシリコンの屈折
率の平方根に近似する物質により皮膜１３を形成
し、その厚さを光学的膜厚がArレーザ光の1/2波
長に相当する値とする。このとき、非単結晶シリ
コン領域１２の周辺の勾配を有する位置において
は、基板面１１に垂直に入射するArレーザ光は
皮膜１３に斜に入射し、光路長及び入射角が変化
する。この結果非単結晶シリコン領域１２に到達
するArレーザ光の強度は前記第四の実施例につ
いて説明した第５図ａと同様に分布し温度分布は
第５図ｂ及びｃと同様となつて単結晶が形成され
る。
本発明は、前記各実施例について詳細に説明し
た如く、SOI構造の半導体装置の製造工程におい
て、非単結晶シリコンよりなる領域に、光の干渉
により反射率を減少若しくは増加せしめる干渉薄
膜を被着し、照射光束に対する反射率を当該領域
の周辺部において最少ならしめて、光束照射を実
施することにより当該領域の中央部分が周辺部分
より低温となり再結晶化が中央より周辺に及んで
単結晶化が達成されるものであり、SOI構造の半
導体装置の製造に大きく寄与する。
た如く、SOI構造の半導体装置の製造工程におい
て、非単結晶シリコンよりなる領域に、光の干渉
により反射率を減少若しくは増加せしめる干渉薄
膜を被着し、照射光束に対する反射率を当該領域
の周辺部において最少ならしめて、光束照射を実
施することにより当該領域の中央部分が周辺部分
より低温となり再結晶化が中央より周辺に及んで
単結晶化が達成されるものであり、SOI構造の半
導体装置の製造に大きく寄与する。
第１図ａは実施例を示す平面図、第１図ｂは実
施例を示す断面図、第２図ａ及びｂは温度分布を
示す図、第３図、第４図ａ及びｂは実施例を示す
断面図、第５図ａは光の強度分布、第５図ｂ及び
ｃは温度分布を示す図、第６図は実施例を示す断
面図である。 図において、１は基板、２はシリコン領域、３
は二酸化シリコン膜、４は開口、５は多結晶シリ
コン膜或いは窒化シリコン膜、６は基板、７は非
単結晶シリコン層、８はマスク、９はシリコン領
域、１０は二酸化シリコン膜、１１は基板、１２
はシリコン領域、１３は皮膜を示す。
施例を示す断面図、第２図ａ及びｂは温度分布を
示す図、第３図、第４図ａ及びｂは実施例を示す
断面図、第５図ａは光の強度分布、第５図ｂ及び
ｃは温度分布を示す図、第６図は実施例を示す断
面図である。 図において、１は基板、２はシリコン領域、３
は二酸化シリコン膜、４は開口、５は多結晶シリ
コン膜或いは窒化シリコン膜、６は基板、７は非
単結晶シリコン層、８はマスク、９はシリコン領
域、１０は二酸化シリコン膜、１１は基板、１２
はシリコン領域、１３は皮膜を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 絶縁層上に島状非単結晶半導体領域を配設
し、光束照射により該非単結晶半導体領域を単結
晶半導体領域とし、該単結晶半導体領域に半導体
素子を形成する半導体装置の製造方法において、 前記照射光束はほゞ単色光であり、 前記非単結晶島状半導体領域上に、前記単色光
に対する干渉を利用して表面反射率を変化させる
薄膜を選択的に設け、 該薄膜は前記島状半導体領域のほゞ中央部の反
射率をその周囲部分の反射率よりも高くするもの
であり、 前記高反射率である中央部は、その周囲部分の
温度の影響を受けて前記中央部のほゞ中心位置１
カ所のみに最低温点を生ずる程度の大きさであ
り、 前記光束照射によつて前記非単結晶島状半導体
領域を一旦溶融した後、該島状半導体領域の前記
最低温位置から単結晶を成長させることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11186681A JPS5814524A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11186681A JPS5814524A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5814524A JPS5814524A (ja) | 1983-01-27 |
| JPS6339092B2 true JPS6339092B2 (ja) | 1988-08-03 |
Family
ID=14572123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11186681A Granted JPS5814524A (ja) | 1981-07-17 | 1981-07-17 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5814524A (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPS6130024A (ja) * | 1984-07-21 | 1986-02-12 | Agency Of Ind Science & Technol | Ｓｏｉ形成方法 |
| JPS6130025A (ja) * | 1984-07-21 | 1986-02-12 | Agency Of Ind Science & Technol | 単結晶半導体薄膜の製造方法 |
| JPS6130023A (ja) * | 1984-07-21 | 1986-02-12 | Agency Of Ind Science & Technol | Ｓｏｉ形成方法 |
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| JPS61251113A (ja) * | 1985-04-30 | 1986-11-08 | Fujitsu Ltd | 非単結晶層の単結晶化方法 |
| JPS62250630A (ja) * | 1986-04-24 | 1987-10-31 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体装置の製造方法 |
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| JP3173854B2 (ja) | 1992-03-25 | 2001-06-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 薄膜状絶縁ゲイト型半導体装置の作製方法及び作成された半導体装置 |
| JP3173926B2 (ja) | 1993-08-12 | 2001-06-04 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 薄膜状絶縁ゲイト型半導体装置の作製方法及びその半導体装置 |
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-
1981
- 1981-07-17 JP JP11186681A patent/JPS5814524A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5814524A (ja) | 1983-01-27 |
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