JPS6344715A - シリコン単結晶の形成方法 - Google Patents
シリコン単結晶の形成方法Info
- Publication number
- JPS6344715A JPS6344715A JP18824886A JP18824886A JPS6344715A JP S6344715 A JPS6344715 A JP S6344715A JP 18824886 A JP18824886 A JP 18824886A JP 18824886 A JP18824886 A JP 18824886A JP S6344715 A JPS6344715 A JP S6344715A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal
- film
- silicon
- single crystal
- crystal grains
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 79
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 24
- 239000010703 silicon Substances 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 abstract description 4
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 abstract description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 abstract description 3
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 abstract description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910003818 SiH2Cl2 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 5
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 3
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
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、基板上にシリコン単結晶を形成する方法に関
する。
する。
本発明は、絶縁物等の基板上にシリコン単結晶を形成さ
せる方法に於いて、基板上にシリコン結晶粒からなる多
結晶シリコン層を形成し、この多結晶シリコン層内の結
晶粒を他のシリコン結晶粒と接触させないで残し、この
結晶粒を種結晶にしてシリコン単結晶を成長させること
によって、非晶質絶縁物上にも単結晶層を容易に形成で
きるようにしたものである。
せる方法に於いて、基板上にシリコン結晶粒からなる多
結晶シリコン層を形成し、この多結晶シリコン層内の結
晶粒を他のシリコン結晶粒と接触させないで残し、この
結晶粒を種結晶にしてシリコン単結晶を成長させること
によって、非晶質絶縁物上にも単結晶層を容易に形成で
きるようにしたものである。
５０１（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ １ｎｓｕｌａｔｅｒ）
、つまり非晶質の絶縁膜上に単結晶膜を形成する方法
は数多くあるが、それらはビーム・エネルギーを用いる
方法と用いない方法に大別される。
、つまり非晶質の絶縁膜上に単結晶膜を形成する方法
は数多くあるが、それらはビーム・エネルギーを用いる
方法と用いない方法に大別される。
ビーム・エネルギー法のうちの一つのレーザー再結晶化
法は、種結晶を用いずに、レーザー光照射部分の一部分
に低温領域を設けて、ここから結晶の核を発生させて単
結晶を成長さるものである。
法は、種結晶を用いずに、レーザー光照射部分の一部分
に低温領域を設けて、ここから結晶の核を発生させて単
結晶を成長さるものである。
他のビーム・エネルギー法としては、電子ビーム再結晶
化法があげられる。この方法に於いては、種結晶を用い
る方法が主流であるが、電子ビームを高速で往復させて
疑似的に直線状のビームを形成し、このビームを単結晶
から平行移動させてストライプ状のシリコン単結晶を得
ている。
化法があげられる。この方法に於いては、種結晶を用い
る方法が主流であるが、電子ビームを高速で往復させて
疑似的に直線状のビームを形成し、このビームを単結晶
から平行移動させてストライプ状のシリコン単結晶を得
ている。
ビーム・エネルギーを用いないＳＯＴ結晶成長法の一例
としては、単結晶Ｓｉ上のＳｉＯ□膜に小さな穴を開け
て、単結晶Ｓｉ上のＳｉＯ□膜に小さな穴を開けて、単
結晶Ｓｉを露出させ、その露出したＳｉを種結晶として
ＳｉＯ２膜上に単結晶を成長させる方法がある。（日経
マイクロブハス １９８５年７月号Ｐ、Ｐ、 １７５〜
１９２） また種結晶を使用せずに、多結晶Ｓｉを長時間アニール
して固相成長させることによってＳＯＩ結晶を成長させ
ることも行われている。
としては、単結晶Ｓｉ上のＳｉＯ□膜に小さな穴を開け
て、単結晶Ｓｉ上のＳｉＯ□膜に小さな穴を開けて、単
結晶Ｓｉを露出させ、その露出したＳｉを種結晶として
ＳｉＯ２膜上に単結晶を成長させる方法がある。（日経
マイクロブハス １９８５年７月号Ｐ、Ｐ、 １７５〜
１９２） また種結晶を使用せずに、多結晶Ｓｉを長時間アニール
して固相成長させることによってＳＯＩ結晶を成長させ
ることも行われている。
レーザとか電子ビーム等のビーム・エネルギーを用いる
Ｓｏｌ結晶の成長法では、基板をレーザ又は電子ビーム
発生装置にマウントすると言う余分の作業が必要であり
、さらに大面積の基板をビームによりスキャンするには
長時間を要すると言う問題点がある。
Ｓｏｌ結晶の成長法では、基板をレーザ又は電子ビーム
発生装置にマウントすると言う余分の作業が必要であり
、さらに大面積の基板をビームによりスキャンするには
長時間を要すると言う問題点がある。
また、ＳｉＯ□膜に小さい穴を開けてその下の単結晶Ｓ
ｉ層を露出させその露出したＳｉ単結晶を種結晶として
ｓｏｒ単結晶を成長させる方法は、工程が多くなると言
う問題点がある。
ｉ層を露出させその露出したＳｉ単結晶を種結晶として
ｓｏｒ単結晶を成長させる方法は、工程が多くなると言
う問題点がある。
さらに、種結晶を使用しないで３吋単結晶を成長させる
方法は、結晶方位を制御することが困難であり、グレイ
ンバウンダリーを除去することが困難であると言う問題
点を有する。
方法は、結晶方位を制御することが困難であり、グレイ
ンバウンダリーを除去することが困難であると言う問題
点を有する。
一方、多結晶Ｓｉ中に形成されたトランジスタの大きさ
と多結晶Ｓｉのグレインサイズが同程度になると、トラ
ンジスタ毎に特性がばらつくと言う問題がある。これを
解決するためには、トランジスタのチャンネルを単結晶
の中に形成し、チャンネル内にはグレインバウンダリー
が存在しないようにする必要がある。このためには、少
なくとも１個のトランジスタが含まれる程度の大きさの
Ｓｏｌ結晶を得る必要がある。
と多結晶Ｓｉのグレインサイズが同程度になると、トラ
ンジスタ毎に特性がばらつくと言う問題がある。これを
解決するためには、トランジスタのチャンネルを単結晶
の中に形成し、チャンネル内にはグレインバウンダリー
が存在しないようにする必要がある。このためには、少
なくとも１個のトランジスタが含まれる程度の大きさの
Ｓｏｌ結晶を得る必要がある。
本発明は、絶縁物等の基板上にシリコン単結晶を形成さ
せる方法に於いて、基板上にシリコン結晶粒からなる多
結晶シリコン層を形成し、この多結晶シリコン層内の結
晶粒を他のシリコン結晶粒と接触させないで残し、この
結晶粒を種結晶にしてシリコン単結晶を成長させること
によって、上記問題点を解決したものである。
せる方法に於いて、基板上にシリコン結晶粒からなる多
結晶シリコン層を形成し、この多結晶シリコン層内の結
晶粒を他のシリコン結晶粒と接触させないで残し、この
結晶粒を種結晶にしてシリコン単結晶を成長させること
によって、上記問題点を解決したものである。
本発明のシリコン単結晶の製造方法は、絶縁基板上の多
結晶Ｓｉのグレインサイズを固相成長により大きくし、
その一つをエツチングにより孤立させてこれを種結晶と
するものである。現在のフォトエツチング技術によれば
、０．５μｍ口のパターンを形成することは可能である
ので、グレインサイズを１μｍ程度に成長させれば、孤
立した種結晶を得ることができるので、任意の場所に種
結晶を得ることができる。
結晶Ｓｉのグレインサイズを固相成長により大きくし、
その一つをエツチングにより孤立させてこれを種結晶と
するものである。現在のフォトエツチング技術によれば
、０．５μｍ口のパターンを形成することは可能である
ので、グレインサイズを１μｍ程度に成長させれば、孤
立した種結晶を得ることができるので、任意の場所に種
結晶を得ることができる。
大籐開上
本発明の第１実施例を、第１図Ａ−Ｆに基づいて説明す
る。
る。
Ａ ５ｉｔ（４の減圧気相成長法により８００人の厚
さの多結晶Ｓｉ膜２を５ｉＯｚ基板１に形成する。この
時Ｓｉのグレインサイズは２００人である。
さの多結晶Ｓｉ膜２を５ｉＯｚ基板１に形成する。この
時Ｓｉのグレインサイズは２００人である。
Ｂ Ｓｉ”を４０ｋｅｙで加速して１ ×１０１５
ａｍ −２多結晶Ｓｉ膜２に打ち込み、この膜を一様に
非晶質化する。
ａｍ −２多結晶Ｓｉ膜２に打ち込み、この膜を一様に
非晶質化する。
Ｃ６００°Ｃの窒素雰囲気中で１００時間のアニール処
理を行う。この処理によってＳｉのグレインサイズは１
μｍの大きさに成長する。
理を行う。この処理によってＳｉのグレインサイズは１
μｍの大きさに成長する。
Ｄ フォトエツチングにより０．５μｍ口のパターンを
フォトレジスト３に形成する。
フォトレジスト３に形成する。
Ｅ ０９５８ｍ口のパターンに対応する５ｉＪｉＪの部
分のみを、エツチングによって残す。これはグレインバ
ウンダリーを含まない単結晶で、種結晶４となる。
分のみを、エツチングによって残す。これはグレインバ
ウンダリーを含まない単結晶で、種結晶４となる。
Ｆ １００ｍＴｏｒｒの減圧気相成長法により、１０
００°Ｃで５ｉＨｚＣｈとＭＣＩを反応させて、単結晶
Ｓｉ膜５を種結晶４から選択エピタキシャル成長させる
。厚み方向と基板面方向の膜の成長速度の比は１：２で
、約５分間のエピタキシャル成長で３μｍ口の単結晶Ｓ
ｉ膜５が得られる。なお、この工程の選択エピタキシャ
ル成長はＳｉＨ４とｌｌＣｌを用いても行うことができ
る。
００°Ｃで５ｉＨｚＣｈとＭＣＩを反応させて、単結晶
Ｓｉ膜５を種結晶４から選択エピタキシャル成長させる
。厚み方向と基板面方向の膜の成長速度の比は１：２で
、約５分間のエピタキシャル成長で３μｍ口の単結晶Ｓ
ｉ膜５が得られる。なお、この工程の選択エピタキシャ
ル成長はＳｉＨ４とｌｌＣｌを用いても行うことができ
る。
尖侮史主
第２図Ｃ，Ｅに基づいて本発明の第２の実施例について
説明する。
説明する。
Ｃ第１実施例の工程Ａ、Ｂと同様の処理によって、非晶
質化した５ｉＦＪ２をＮ２雰囲気中でアニーリングする
。単結晶の核が発生したら、アニーリングを止める。
質化した５ｉＦＪ２をＮ２雰囲気中でアニーリングする
。単結晶の核が発生したら、アニーリングを止める。
Ｅ 単結晶の核が発生した多結晶Ｓｉ膜（非晶質Ｓｉ膜
）２をエツチングして、その核だけを残す。
）２をエツチングして、その核だけを残す。
非晶質Ｓｉは単結晶Ｓｉよりエツチング速度が速いので
、先にエツチングされてしまい、このエツチング処理に
よって種結晶４だけが残る。
、先にエツチングされてしまい、このエツチング処理に
よって種結晶４だけが残る。
この後、この種結晶４を用いて実施例１と同様に単結晶
Ｓｉ層を成長させる。
Ｓｉ層を成長させる。
災旅開ユ
第３図Ｃ，Ｅに基づいて、本発明の第３実施例を説明す
る。
る。
Ｃ５ｉＣ１４又は５ｉＨｚＣ１を用いた気相成長法によ
り多結晶Ｓｉ膜２を形成する。（１１０）面の成長速度
が（１１１）面のそれよりも大きいので、（１１０）面
の厚みが最も厚くなる。
り多結晶Ｓｉ膜２を形成する。（１１０）面の成長速度
が（１１１）面のそれよりも大きいので、（１１０）面
の厚みが最も厚くなる。
Ｅ エツチングにより（１１０）面の部分のみを残し、
これを種結晶４とし、以後実施例１の工程Ｆと同様にし
て単結晶膜５を成長させる。
これを種結晶４とし、以後実施例１の工程Ｆと同様にし
て単結晶膜５を成長させる。
１隻拠土
実施例１の工程Ａ、Ｂ、Ｃによって得られた多結晶Ｓｉ
膜２をＫＯＨ溶液によって異方性エツチングを行い、（
１００）面のみを残す。この残った（１００）面を種と
して実施例１と同様に単結晶膜を成長させる。
膜２をＫＯＨ溶液によって異方性エツチングを行い、（
１００）面のみを残す。この残った（１００）面を種と
して実施例１と同様に単結晶膜を成長させる。
実施例１に於いては、イオン注入によって多結晶Ｓｉ層
を非晶質化しているが、工程Ａで初めから非晶質Ｓｉ膜
を形成してイオン注入工程を省略することも可能である
。
を非晶質化しているが、工程Ａで初めから非晶質Ｓｉ膜
を形成してイオン注入工程を省略することも可能である
。
本発明の製造方法は、ビーム・エネルギーを用いてＳＯ
Ｉ結晶を成長させる方法の様に、レーザ又は電子ビーム
発生装置をわざわざ用意する必要もなく、またそれらの
装置へ基板をマウントする手間も必要としない。つまり
、本発明の製造方法に於いては、何ら新規な製造装置や
製造工程を加えることなく、従来の製造処理工程がその
まま使用される。
Ｉ結晶を成長させる方法の様に、レーザ又は電子ビーム
発生装置をわざわざ用意する必要もなく、またそれらの
装置へ基板をマウントする手間も必要としない。つまり
、本発明の製造方法に於いては、何ら新規な製造装置や
製造工程を加えることなく、従来の製造処理工程がその
まま使用される。
また、少なくとも個々のトランジスタは１個の単結晶Ｓ
ｔに形成することができ、各々の単結晶Ｓｉは同一の結
晶方位に揃えることが出来るので、個々のトランジスタ
の特性の揃った特性の良い半導体装置が得られる。
ｔに形成することができ、各々の単結晶Ｓｉは同一の結
晶方位に揃えることが出来るので、個々のトランジスタ
の特性の揃った特性の良い半導体装置が得られる。
さらに本発明の製造方法によれば厚膜単結晶も精度良く
得られるので、単結晶基板に形成していた半導体装置を
全てＳＯｔ結晶に形成することが可能となる。
得られるので、単結晶基板に形成していた半導体装置を
全てＳＯｔ結晶に形成することが可能となる。
第１図Ａ−Ｆは本発明の製造方法の第１実施例を示す。
第２図Ｃ，Ｅは第２実施例を示す。
第３図Ｃ，Ｅは第３実施例を示す。
１・・・基板 ２・・・多結晶Ｓｉ膜３
・・・フォトレジスト ４・・・種結晶５・・・単
結晶膜
・・・フォトレジスト ４・・・種結晶５・・・単
結晶膜
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 基板状に厚さが１個のシリコン結晶粒により成る多結
晶シリコン層を形成する工程と、 前記多結晶シリコンのシリコン結晶粒を少なくとも１つ
他のシリコン結晶粒とは接触させないで残す工程と、 前記シリコン結晶粒を気相成長させる工程とからなるシ
リコン単結晶の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18824886A JPS6344715A (ja) | 1986-08-11 | 1986-08-11 | シリコン単結晶の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18824886A JPS6344715A (ja) | 1986-08-11 | 1986-08-11 | シリコン単結晶の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6344715A true JPS6344715A (ja) | 1988-02-25 |
Family
ID=16220373
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18824886A Pending JPS6344715A (ja) | 1986-08-11 | 1986-08-11 | シリコン単結晶の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6344715A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01289240A (ja) * | 1988-05-17 | 1989-11-21 | Seiko Epson Corp | Ｓｏｉ形成方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57194517A (en) * | 1981-05-27 | 1982-11-30 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor crystal film |
| JPS5869798A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-04-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体結晶成長方法 |
| JPS5969495A (ja) * | 1982-10-13 | 1984-04-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | シリコン単結晶膜の形成方法 |
-
1986
- 1986-08-11 JP JP18824886A patent/JPS6344715A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57194517A (en) * | 1981-05-27 | 1982-11-30 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor crystal film |
| JPS5869798A (ja) * | 1981-06-30 | 1983-04-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体結晶成長方法 |
| JPS5969495A (ja) * | 1982-10-13 | 1984-04-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | シリコン単結晶膜の形成方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01289240A (ja) * | 1988-05-17 | 1989-11-21 | Seiko Epson Corp | Ｓｏｉ形成方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4716733B2 (ja) | 歪みシリコン・オン・インシュレータ（ｓｓｏｉ）を形成する方法 | |
| JPH0582439A (ja) | 絶縁層の上に成長層を有する半導体装置の製造方法およびｍｏｓ半導体装置 | |
| US4808546A (en) | SOI process for forming a thin film transistor using solid phase epitaxy | |
| JPS59155121A (ja) | 半導体薄膜の製造方法 | |
| JPH0529217A (ja) | 絶縁層の上に成長層を有する半導体装置の製造方法 | |
| JPH0582441A (ja) | 炭化シリコンバイポーラ半導体装置およびその製造方法 | |
| JPH0824184B2 (ja) | 薄膜トランジスタの製造方法 | |
| JPS6344715A (ja) | シリコン単結晶の形成方法 | |
| JPS60140813A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS60152018A (ja) | 半導体薄膜結晶層の製造方法 | |
| JPH0252419A (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
| JP2698147B2 (ja) | Ｓｏｉ構造の形成方法 | |
| JP2687393B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH01187873A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS58131748A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS63136510A (ja) | 多結晶シリコン薄膜の形成方法 | |
| JP2994667B2 (ja) | Ｓｏｉ構造の形成方法 | |
| JP3217419B2 (ja) | 結晶膜の形成方法 | |
| JPH04373171A (ja) | 半導体素子の作製方法 | |
| JP2833878B2 (ja) | 半導体薄膜の形成方法 | |
| JPH0311618A (ja) | 半導体の製造法 | |
| JPS6248015A (ja) | 半導体層の固相成長方法 | |
| JP2680114B2 (ja) | 結晶性半導体薄膜の形成方法 | |
| JPH03297148A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH01222432A (ja) | 半導体装置の製造方法 |