JPS6352407A - Manufacture of semiconductor substrate - Google Patents

Manufacture of semiconductor substrate

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JPS6352407A
JPS6352407A JP19541186A JP19541186A JPS6352407A JP S6352407 A JPS6352407 A JP S6352407A JP 19541186 A JP19541186 A JP 19541186A JP 19541186 A JP19541186 A JP 19541186A JP S6352407 A JPS6352407 A JP S6352407A
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JP
Japan
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silicon
polycrystalline silicon
layer
crystal
oxide film
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JP19541186A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Fukami
深見 彰
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable single-crystal silicon of a large area to be formed on an insulating layer without occurrences of condensation, depletion, and cut-out stages, by forming a heat absorptive layer or a high-heated conductivity layer on the upper part of a polycrystal or amorphous semiconductor layer through an insulating layer having a partial opening. CONSTITUTION:A mask resisting an atmosphere of oxide such as silicon nitride is mounted on a partial surface of a silicon substrate 1 and followed by heat oxidation, so that a silicon oxide film 20 is formed on the surface. Successively, the mask of silicon nitride is removed to expose the surface part which is not oxidized and polycrystal silicon 30 is piled on this part by a vapor growth method. This polycrystal silicon 30 is recrystalized to become a single crystal in the later process, however, at that time the part, where the silicon on the substrate is exposed without being oxidized, functions as core crystal 4. After polycrystal silicon 30 is piled, a silicon oxide film 21 is piled by a vapor growth method and then the silicon oxide film, which is formed in the area a little larger than the area of the core crystal 4, is removed and then a polycrystal silicon 31 is piled again. After such composition, the polycrystal silicon 30 is dissolved and recrystalized.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は絶縁物上に単結晶半導体層を形成した構造、い
わゆるS○I  (Silicon on In5ul
ator)の製造方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a structure in which a single crystal semiconductor layer is formed on an insulator, so-called S○I (Silicon on In5ul).
ator).

〔従来の技術〕[Conventional technology]

絶縁物上に単結晶半導体層を形成する方法として、絶縁
物上に多結晶または非晶質半導体層を堆積しておき、こ
れをレーザや電子ビームあるいは赤外線などで加熱溶融
し、再結晶化する方法が知られている。この方法では大
面積の単結晶半導体層を得るためには、種となる結晶を
用意し、種結晶に隣接する部分から溶融し、f4融部分
を走査して単結晶成長を促進させる手法が行なわれる。
As a method of forming a single crystal semiconductor layer on an insulator, a polycrystalline or amorphous semiconductor layer is deposited on the insulator, and then heated and melted using a laser, electron beam, or infrared rays, and recrystallized. method is known. In this method, in order to obtain a large-area single crystal semiconductor layer, a seed crystal is prepared, the part adjacent to the seed crystal is melted, and the f4 melted part is scanned to promote single crystal growth. It will be done.

半導体層としてシリコンが用いられるときには、シリコ
ン基板の表面に絶縁層を形成し、その一部を窓あけする
ことによってその窓の部分を種結晶として利用する方法
が一般的である。この種の構造として関連するものには
、例えば特開昭56−80125号、同57−4592
0号等が挙げられる。
When silicon is used as the semiconductor layer, a common method is to form an insulating layer on the surface of a silicon substrate, open a window in a portion of the insulating layer, and use the window portion as a seed crystal. Related structures of this type include, for example, JP-A-56-80125 and JP-A-57-4592.
Examples include No. 0.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上記従来技術においては、溶融シリコンが再結晶化する
ときに種結晶の結晶方位を確実に伝搬することが重要な
課題である。通常シリコン基板表面の一部に窓あけされ
た絶縁層上に被着した多結晶非晶質シリコンには、窓上
すなわちシリコン基板の単結晶シリコン上と絶縁膜上と
で段差が生じている。そこでまず単結晶シリコン上の多
結晶シリコンを溶融再結晶化して単結晶とし、この結晶
方位を段差をのりこえて絶縁層上へ伝搬させることが必
要である。ところがシリコンと絶a層(通常シリコン酸
化膜が使用される)とで熱伝導が異なり、シリコンの熱
伝導率が大きいため、単結晶シリコン上の多結晶シリコ
ンに与えられた熱はシリコン基板に逃げやすいため、こ
この多結晶シリコンを溶融するには絶縁層上の多結晶シ
リコンの溶融よりも大きなエネルギーが必要である。そ
のため、逆に絶縁層上の多結晶シリコンに過大の熱が与
えられ、絶縁層上で溶融シリコンが凝集化したり、その
反作用でシリコンのない空乏化部ができたり、段差が段
切れができたりし、単結晶成長が阻害されるという問題
があった。
In the above-mentioned conventional technology, an important issue is to reliably propagate the crystal orientation of the seed crystal when molten silicon recrystallizes. Usually, polycrystalline amorphous silicon deposited on an insulating layer with a window formed in a part of the surface of a silicon substrate has a step difference between the window, that is, the single crystal silicon of the silicon substrate and the insulating film. Therefore, it is first necessary to melt and recrystallize polycrystalline silicon on single crystal silicon to form a single crystal, and to propagate this crystal orientation over the step onto the insulating layer. However, thermal conductivity is different between silicon and the absolute amorphous layer (usually a silicon oxide film is used), and because silicon has a high thermal conductivity, heat applied to polycrystalline silicon on single-crystal silicon escapes to the silicon substrate. Therefore, melting the polycrystalline silicon here requires greater energy than melting the polycrystalline silicon on the insulating layer. As a result, excessive heat is applied to the polycrystalline silicon on the insulating layer, causing molten silicon to aggregate on the insulating layer, and as a result of this reaction, depleted areas with no silicon are formed, and steps are cut off. However, there was a problem in that single crystal growth was inhibited.

本発明の目的は溶融再結晶化時にシリコンの凝集化、空
乏化2段切れなどを起こさずに、種結晶上及び絶縁層上
の多結晶または非晶質シリコンを溶融再結晶化し、シリ
コン基板の結晶方位の伝搬された単結晶成長を実現する
ことにある。
The purpose of the present invention is to melt and recrystallize polycrystalline or amorphous silicon on a seed crystal and an insulating layer without causing silicon agglomeration or two-step depletion during melt-recrystallization, and to melt and recrystallize a silicon substrate. The objective is to realize single crystal growth with propagated crystal orientation.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、絶縁層上の多結晶シリコンにはそれを溶融
しうるに必要なだけ加熱し過剰なエネルギを与えないよ
うにし、−万里結晶シリコン上の多結晶シリコンには単
結晶シリコンからの放熱を補いうるに足る充分な熱を与
えるように、各部に与える熱量に差をつけることによっ
て達成される。
The above purpose is to heat the polycrystalline silicon on the insulating layer as much as necessary to melt it without applying excessive energy; This is achieved by varying the amount of heat given to each part so as to provide enough heat to compensate for this.

単結晶シリコン上または絶縁層上の多結晶シリコンには
その上部よりレーザ、電子ビーム、赤外線などにより加
熱が施される。従って多結晶シリコンに下部構造または
下部構造を設けることによって与えられる熱エネルギの
加減ができる。
Polycrystalline silicon on single-crystal silicon or on an insulating layer is heated from above by laser, electron beam, infrared rays, or the like. Therefore, by providing the polycrystalline silicon with a substructure or a substructure, it is possible to control the thermal energy provided.

第一の方法は、絶縁層上の多結晶シリコン上に熱を減少
させるか吸収する膜を設け、単結晶シリコン上の多結晶
シリコン上にはこのような膜を設けないかあるいは先に
吸収した熱の一部を単結晶シリコン上の多結晶シリコン
に与える構造とすることである。第二の方法は、絶縁層
上の多結晶シリコンの下部にその熱エネルギを単結晶シ
リコン上の多結晶シリコンの方へ流すような膜を設ける
ことである。
The first method is to provide a film that reduces or absorbs heat on the polycrystalline silicon on the insulating layer, and on the polycrystalline silicon on the monocrystalline silicon, no such film is provided or the heat is absorbed first. The structure is such that part of the heat is given to polycrystalline silicon on single-crystal silicon. A second method is to provide a film below the polycrystalline silicon on the insulating layer that directs the thermal energy toward the polycrystalline silicon on the single-crystal silicon.

〔作用〕[Effect]

第一の方法では、上部構造とは絶縁層上の多結晶シリコ
ン上部に対してはシリコン酸化膜などの熱伝導率の低い
膜を介して、−万里結晶シリコン上の多結晶シリコンに
対しては直接に設けられた熱吸収性の良い膜あるいは熱
伝導率の大きい膜のことである。これらの膜の存在によ
り絶縁層上の多結晶シリコン上部に与えられた熱は減少
して多結晶シリコンに与えられ、減少分の一部は熱吸収
性の良い膜または熱伝導率の大きい膜を通って!■結晶
シリコン上の多結晶シリコンに流れてこの部分では熱エ
ネルギは増加される。熱エネルギの配分は上部構造の膜
厚により調整できるため、それぞれの多結晶シリコンの
溶融に必要十分にして過剰でない熱エネルギを与えるこ
とができる。
In the first method, the upper structure is the upper part of the polycrystalline silicon on the insulating layer through a film with low thermal conductivity such as a silicon oxide film; This refers to a directly provided film with good heat absorption or a film with high thermal conductivity. Due to the presence of these films, the heat given to the upper part of the polycrystalline silicon on the insulating layer is reduced and given to the polycrystalline silicon, and part of the reduction is absorbed by a film with good heat absorption or a film with high thermal conductivity. Go through! ■Thermal energy flows into the polycrystalline silicon on the crystalline silicon, and the thermal energy is increased in this area. Since the distribution of thermal energy can be adjusted by adjusting the thickness of the upper structure, sufficient thermal energy can be applied to melt each polycrystalline silicon without being excessive.

第二の下部構造を設ける方法では、絶縁層の上に熱伝導
の大きい膜を設け、これを単結晶シリコンの露出してい
る窓の縁まで伸ばすことにより上記と同じ熱の流れを生
じさせることがで、同様の効果が生じる。
The second substructure method involves providing a highly thermally conductive film on top of the insulating layer and extending it to the edge of the exposed window of single crystal silicon to create the same heat flow as above. The same effect occurs.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。第1
図は再結晶化による多結晶シリコンの単結晶化の熱処理
を施す前の試料の断面構造である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure shows the cross-sectional structure of a sample before being heat-treated to make polycrystalline silicon into a single crystal by recrystallization.

この構造は次の手順で作製する。シリコン基板1の表面
の一部に窒化シリコンなどの酸化性雰囲気に対するマス
クを設けて熱酸化することにより。
This structure is fabricated by the following steps. By providing a mask against an oxidizing atmosphere such as silicon nitride on a part of the surface of the silicon substrate 1 and performing thermal oxidation.

表面にシリコン酸化膜2oを形成する。シリコン酸化膜
20の膜厚は1μmとした。この後窒化シリコンマスク
を除去して酸化されなかった部分を露出し、気相成長法
により多結晶シリコン30を堆積する。この多結晶シリ
コン30が後の工程で再結晶化され単結晶となるが、こ
のとき酸化されずに基板のシリコンが露出している部分
は種結晶4として働く。多結晶シリコン30堆積後、気
相成長法によりシリコン酸化膜21を堆積し、種結晶4
よりもやや広い領域のシリコン酸化膜を除去した後、再
び多結晶シリコン31を堆積する。このようなt、yt
造とした後、多結晶シリコン30を溶融再結晶化する。
A silicon oxide film 2o is formed on the surface. The thickness of the silicon oxide film 20 was 1 μm. Thereafter, the silicon nitride mask is removed to expose the unoxidized portions, and polycrystalline silicon 30 is deposited by vapor phase growth. This polycrystalline silicon 30 is recrystallized in a later step to become a single crystal, but at this time, the exposed silicon portion of the substrate that is not oxidized functions as a seed crystal 4. After depositing the polycrystalline silicon 30, a silicon oxide film 21 is deposited by vapor phase growth, and a seed crystal 4 is deposited.
After removing the silicon oxide film in a slightly wider area, polycrystalline silicon 31 is deposited again. t, yt like this
After forming the polycrystalline silicon 30, the polycrystalline silicon 30 is melted and recrystallized.

再結晶化はレーザ、電子ビーム、ハロゲンランプ、スト
リップヒータなどの加熱により行われる。
Recrystallization is performed by heating with a laser, electron beam, halogen lamp, strip heater, or the like.

本実施例ではカーボン製ストリップヒータを使用した。In this example, a carbon strip heater was used.

第2図は対結晶化処理の模式図である。原理説明の簡単
化のために、多結晶シリコンは一層とした。通常多結晶
シリコン30の蒸発を防ぐためシリコン酸化膜22で被
覆する。試料基板全体を予熱した上で、表面側にストリ
ップヒータ5を接近させヒータを1600℃〜20oO
℃に加熱するとその輻射熱で多結晶シリコン30が溶融
し、ン容融シリコン6となる。ストリップヒータ5は紙
面に垂直な方向に長細い形状であるため、溶融シリコン
6も帯状の形状となる。そこでストリップピータ5を矢
印70方向に走査(約1鴫/秒)するとiF状の溶融シ
リコンが移動し、再結晶化シリコン80が形成される。
FIG. 2 is a schematic diagram of the paired crystallization treatment. To simplify the explanation of the principle, a single layer of polycrystalline silicon was used. Usually, the polycrystalline silicon 30 is covered with a silicon oxide film 22 to prevent evaporation. After preheating the entire sample substrate, bring the strip heater 5 close to the surface side and turn the heater to 1600℃~20oO
When heated to .degree. C., the polycrystalline silicon 30 is melted by the radiant heat and becomes molten silicon 6. Since the strip heater 5 has an elongated shape in the direction perpendicular to the plane of the paper, the molten silicon 6 also has a strip-like shape. Then, when the strip Peter 5 is scanned in the direction of the arrow 70 (at approximately 1/sec), the iF-shaped molten silicon moves and recrystallized silicon 80 is formed.

再結晶シリコン33の結晶方位制御のためには第2図の
ように所々に種結晶4を配置しておく必要があるが、種
結晶4上の多結晶シリコン30を溶融させるための熱エ
ネルギを与えると、第3図のように、シリコンが丸く凝
集し段切れを起こしてしまう。これはシリコンの熱伝導
率がシリコン酸化膜よりも大きいため種結晶4上の多結
晶シリコンに与えられた熱が矢印71の方向すなわちシ
リコン基板1側に流れているため1種結晶ll上の多結
晶シリコン30を溶融させるには熱エネルギを大きくし
なければならず、そのためシリコン酸化膜20上の多結
晶シリコン30には過剰の熱が与えられ、溶融シリコン
の表面張力による凝集化が起こりやすくなるからである
In order to control the crystal orientation of recrystallized silicon 33, it is necessary to place seed crystals 4 at various locations as shown in FIG. If this is applied, the silicon will aggregate into a round shape and break off, as shown in Figure 3. This is because the heat given to the polycrystalline silicon on the seed crystal 4 flows in the direction of the arrow 71, that is, toward the silicon substrate 1 side, because the thermal conductivity of silicon is higher than that of the silicon oxide film. In order to melt the crystalline silicon 30, thermal energy must be increased, so excessive heat is applied to the polycrystalline silicon 30 on the silicon oxide film 20, making it easier for the molten silicon to agglomerate due to surface tension. It is from.

先に示した第1図の構造はこのような凝集化。The structure shown in Figure 1 above shows this type of agglomeration.

段切れを防止するものである。第1図の構造で再結晶化
するときの熱分布状況を第4図に示す。この場合の再結
晶化でも被覆の酸化シリコン膜等を用いるが図では省略
した。(a)ではストリップヒータの熱輻射9は種結晶
4の手前にあり、この輻射エネルギが上層の多結晶シリ
コン31を溶融しその熱がシリコン酸化膜21を矢印7
1の方向に通って下層の多結晶シリコン20を溶融する
と同時に矢印73の方向すなわち種結晶4の方向にも流
れ種結晶4上の多結晶シリコン30を予熱する。次に輻
射エネルギが種結晶上へきたときは(b)のように、種
結晶4上ではまだ充分に熱せられていないため溶融して
おらず、一方シリコン酸化膜2o上ではまだ固化せず溶
融状態が保たれている。この状態でも矢印74のような
熱流束が生じている。次に熱輻射9が種結晶部を怠えて
(c)のように上層のシリコン酸化膜21上の多結晶シ
リコン31が溶融すると、ここからの矢印75方向の熱
流束が先の(b)段階の加熱に加わって種結晶4上の多
結晶シリコン3oは溶融する。
This prevents breakage. FIG. 4 shows the heat distribution during recrystallization with the structure shown in FIG. 1. Although recrystallization in this case also uses a covering silicon oxide film, it is omitted in the figure. In (a), the thermal radiation 9 of the strip heater is located in front of the seed crystal 4, and this radiant energy melts the upper layer polycrystalline silicon 31, and the heat spreads to the silicon oxide film 21 as indicated by the arrow 7.
1 to melt the underlying polycrystalline silicon 20, and simultaneously flow in the direction of arrow 73, that is, in the direction of the seed crystal 4, preheating the polycrystalline silicon 30 on the seed crystal 4. Next, when the radiant energy reaches the seed crystal, as shown in (b), the seed crystal 4 has not yet been sufficiently heated and has not melted, while the silicon oxide film 2o has not yet solidified and melted. The condition is maintained. Even in this state, a heat flux as indicated by the arrow 74 occurs. Next, when the thermal radiation 9 neglects the seed crystal part and melts the polycrystalline silicon 31 on the upper silicon oxide film 21 as shown in (c), the heat flux from here in the direction of the arrow 75 increases in the step (b). In addition to the heating, the polycrystalline silicon 3o on the seed crystal 4 is melted.

次いで輻射エネルギがさらに遠ざかると(d)のように
種結晶上でも固化し、さらに再結晶化がシリコン酸化膜
20上へも伸展し、種結晶の結晶方位が伝搬される。
Then, as the radiant energy moves further away, it solidifies even on the seed crystal as shown in (d), recrystallization further extends onto the silicon oxide film 20, and the crystal orientation of the seed crystal is propagated.

本実施例の効果は多結晶シリコンを二層にしない第2図
と比較すると次の通りである。本実施例では下層の多結
晶シリコン3oを溶融するのに上層の多結晶シリコン3
1が吸熱した熱を間接的に与えて行っている。そのため
上層の多結晶シリコン31には過剰の熱エネルギを与え
ることができ、その結果種結晶4の方向への熱流束は第
2図の一層の場合よりも大きくすることができ、種結晶
上の多結晶シリコン30を容易に溶融することができる
。このとき上層の多結晶シリコン31は過剰な熱エネル
ギを加えられ最終的に第4図(e)のように上層の再結
晶シリコン81には凝集化2段切れが生じるが差し支え
ない。また種結晶4上の多結晶シリコンの膜厚は上層下
層あわせたもので厚くなっており、第4図(e)のよう
に下層の再結晶シリコン80に対しては段切れを起こさ
ない。
The effects of this embodiment are as follows when compared with FIG. 2, which does not have two layers of polycrystalline silicon. In this embodiment, in order to melt the lower layer polycrystalline silicon 3o, the upper layer polycrystalline silicon 3o is melted.
This is done by indirectly giving the heat absorbed by 1. Therefore, excess thermal energy can be applied to the upper layer of polycrystalline silicon 31, and as a result, the heat flux in the direction of the seed crystal 4 can be made larger than in the case of a single layer in FIG. Polycrystalline silicon 30 can be easily melted. At this time, excessive thermal energy is applied to the upper layer polycrystalline silicon 31, and eventually two stages of agglomeration and breakage occur in the upper layer recrystallized silicon 81 as shown in FIG. 4(e), but this is not a problem. Further, the film thickness of the polycrystalline silicon on the seed crystal 4 is thicker for the upper layer and the lower layer, so that no break occurs in the recrystallized silicon 80 in the lower layer as shown in FIG. 4(e).

また下層の多結晶シリコン3oは上層の多結晶シリコン
31に間接的に加熱されて適度な熱エネルギが与えられ
るため、溶融シリコンの凝集化、空乏化が避けられ、そ
の結果、種結晶の結晶方位が伝搬された単結晶成長が可
能となる。
In addition, the polycrystalline silicon 3o in the lower layer is indirectly heated to the polycrystalline silicon 31 in the upper layer and is given appropriate thermal energy, so that agglomeration and depletion of the molten silicon are avoided, and as a result, the crystal orientation of the seed crystal is changed. single crystal growth with propagation is possible.

次に本発明の他の実施例を説明する。第5図は再結晶化
処理工程前の試料構造断面図を示したもので、種結晶4
上の部分をやや広く窓あけした上層のシリコン酸化膜2
1上に熱伝導率のよい膜が形成されている0本実施例で
はカーボン膜100である。このカーボン膜100の作
用は先の第1の実施例の上層の多結晶シリコン31と同
様、下層のシリコン酸化膜20上の多結晶シリコンに与
えられる熱エネルギを輻射エネルギそのものより弱め、
シリコン酸化膜20上の多結晶シリコンを溶融するに必
要な熱量とし、一方カーボン膜100自体が種結晶4上
の多結晶シリコン30に直接被着されているので種結晶
4方向へ熱流束を生じて種結晶4上の多結晶シリコン3
0に余分に熱を与える作用をするのである。その結果、
第1の実施例と同じく、種結晶4上の多結晶シリコン3
0を溶融し、シリコン酸化膜2o上の再結晶シリコンの
凝集化、空乏化を防止できる。なお、表面に被Z?する
膜はカーボンのほか、タングステンやタンタルなどの高
融点金属も利用できる。
Next, another embodiment of the present invention will be described. Figure 5 shows a cross-sectional view of the sample structure before the recrystallization process.
Upper layer silicon oxide film 2 with a slightly wider window in the upper part
In this embodiment, a film with good thermal conductivity is formed on the carbon film 100. The action of this carbon film 100 is similar to that of the upper layer polycrystalline silicon 31 in the first embodiment, which weakens the thermal energy applied to the polycrystalline silicon on the lower layer silicon oxide film 20 than the radiant energy itself.
The amount of heat is required to melt the polycrystalline silicon on the silicon oxide film 20, and on the other hand, since the carbon film 100 itself is directly adhered to the polycrystalline silicon 30 on the seed crystal 4, a heat flux is generated in the direction of the seed crystal 4. Polycrystalline silicon 3 on seed crystal 4
It acts to give extra heat to 0. the result,
As in the first embodiment, polycrystalline silicon 3 on seed crystal 4
0 can be melted to prevent agglomeration and depletion of recrystallized silicon on the silicon oxide film 2o. In addition, is the surface covered with Z? In addition to carbon, high-melting point metals such as tungsten and tantalum can also be used for the film.

さらに本発明の他の実施例を第6図に示す。この試料断
面図も再結晶化処理工程前の構造である。
Further, another embodiment of the present invention is shown in FIG. This cross-sectional view of the sample also shows the structure before the recrystallization process.

これは多結晶シリコン30堆積前に種結晶4の窓の近傍
に熱伝導率の大きい膜、ここではタングステン膜200
を設けたものである。このタングステン膜の作用も種結
晶4の方向へ大きな熱流束を生ゼしめるものである。な
おこの場合、タングステン膜上の多結晶シリコン30に
与えられた熱は熱流束の生成によって減少するが、シリ
コン酸化膜上では減少しないので、溶融シリコンの凝集
This is a film with high thermal conductivity, in this case a tungsten film 200, placed near the window of the seed crystal 4 before depositing the polycrystalline silicon 30.
It has been established. The action of this tungsten film also generates a large heat flux in the direction of the seed crystal 4. In this case, the heat applied to the polycrystalline silicon 30 on the tungsten film is reduced by the generation of heat flux, but it is not reduced on the silicon oxide film, so that the molten silicon coagulates.

消散化に対しては温度を必要最小限にするなどのコント
ロールが必要である。なお、この種結晶4近傍の熱伝導
性のよい膜はほかにタンタル等も利用できる。
Dissipation requires control such as minimizing temperature. Note that tantalum or the like can also be used as the film with good thermal conductivity near the seed crystal 4.

以上の実施域では、再結晶化処理方法の熱源にストリッ
プヒータを使用したが、レーザ、電子ビーム、ランプに
よる赤外線加熱などでもよい。レーザでは膜厚、膜種に
よって吸収率が変るので注意が必要である。また種結晶
4の窓あけには段差緩和のため選択酸化を使用したが、
エツチングによるシリコン酸化膜除去でもよい。さらに
、再結晶化する層は多結晶シリコンのほか非晶質シリコ
ンでもよい。またシリコンのほか他の半導体、例えばゲ
ルマニウムや化合物半導体にも応用できる。
In the above embodiments, a strip heater was used as the heat source for the recrystallization treatment method, but infrared heating using a laser, an electron beam, a lamp, etc. may also be used. With lasers, care must be taken because the absorption rate changes depending on the film thickness and film type. In addition, selective oxidation was used to open the window in seed crystal 4 to alleviate the step difference.
The silicon oxide film may be removed by etching. Furthermore, the layer to be recrystallized may be amorphous silicon as well as polycrystalline silicon. In addition to silicon, it can also be applied to other semiconductors, such as germanium and compound semiconductors.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、再結晶化すべき多結晶シリコンの上部
または下部構造による熱流束の作用によって、種結晶で
ある単結晶シリコン上の多結晶シリコンには絶縁層上の
多結晶シリコンよりも余分の熱量が与えられているため
に溶融再結晶化することにより種結晶の結晶方位を伝搬
することができ、−労組縁層上の多結晶シリコンはその
分過剰に加熱されることがないため、溶融シリコンの凝
集化やその反作用の空乏化、特に種結晶部での段切九が
起こらなく、加熱源の相対的な走査に伴って種結晶の結
晶軸と同一の単結晶成長が実現され、広い面積の単結晶
シリコンを絶縁層上に形成することができる。
According to the present invention, due to the action of heat flux by the upper or lower structure of the polycrystalline silicon to be recrystallized, the polycrystalline silicon on the monocrystalline silicon that is the seed crystal has an excess of Because the amount of heat is given, the crystal orientation of the seed crystal can be propagated by melting and recrystallizing, and since the polycrystalline silicon on the union edge layer is not heated excessively, Agglomeration of silicon, depletion due to its reaction, and especially step-cutting in the seed crystal area do not occur, and single crystal growth is achieved in the same direction as the crystal axis of the seed crystal due to the relative scanning of the heating source, resulting in a wide area. An area of single crystal silicon can be formed on the insulating layer.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例の主要構造である再結晶化処
理前の基板構造を示す断面図、第2図は再結晶化処理の
説明図、第3図は従来技術の問題点を示す模式図、第4
図は本発明の一実施例での主要工程である再結晶化処理
過程を説明する断面図、第5図は本発明の他の実施例の
主要工程途上の基板構造を示す断面図、第6図は本発明
のさらに他の実施例の主要工程途上の基板構造を示す断
面図である。 1・・・シリコン基板、20.21・・・シリコン酸化
膜、30.31・・・多結晶シリコン、4・・・種結晶
、6・・・7容融シリコン、80.81・・・再結晶シ
リコン、9・・・熱輻射。
Fig. 1 is a cross-sectional view showing the substrate structure before recrystallization processing, which is the main structure of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is an explanatory diagram of recrystallization processing, and Fig. 3 shows problems in the conventional technology. Schematic diagram shown, No. 4
The figure is a sectional view illustrating the recrystallization process which is the main process in one embodiment of the present invention, FIG. 5 is a sectional view showing the substrate structure in the middle of the main process in another embodiment of the present invention, and The figure is a sectional view showing a substrate structure in the middle of the main process of still another embodiment of the present invention. 1...Silicon substrate, 20.21...Silicon oxide film, 30.31...Polycrystalline silicon, 4...Seed crystal, 6...7 Molten silicon, 80.81...Recycle Crystalline silicon, 9...thermal radiation.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、絶縁物上の多結晶または非晶質半導体層を再結晶化
する半導体基板の製造方法において、前記多結晶または
非晶質半導体層の上部に一部を開口した絶縁層を介して
熱吸収層または高熱伝導率層を設けることを特徴とする
半導体基板の製造方法。 2、特許請求の範囲第1項において、前記熱吸収層が多
結晶または非晶質シリコンであることを特徴とする半導
体基板の製造方法。 3、特許請求の範囲第1項において、前記高熱伝導率層
がカーボンであることを特徴とする半導体基板の製造方
法。 4、絶縁物上の多結晶または非晶質半導体層を再結晶化
する半導体基板の製造方法において、前記多結晶または
非晶質半導体層の下部の一部に高熱伝導率層を設けるこ
とを特徴とする半導体基板の製造方法。 5、特許請求の範囲第4項において、前記高熱伝導率層
がタングステンであることを特徴とする半導体基板の製
造方法。
[Claims] 1. In a method for manufacturing a semiconductor substrate in which a polycrystalline or amorphous semiconductor layer on an insulator is recrystallized, an insulator having a partially opened upper part of the polycrystalline or amorphous semiconductor layer is provided. A method for manufacturing a semiconductor substrate, characterized in that a heat absorption layer or a high thermal conductivity layer is provided between layers. 2. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the heat absorption layer is polycrystalline or amorphous silicon. 3. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the high thermal conductivity layer is made of carbon. 4. A method for manufacturing a semiconductor substrate in which a polycrystalline or amorphous semiconductor layer on an insulator is recrystallized, characterized in that a high thermal conductivity layer is provided in a part of the lower part of the polycrystalline or amorphous semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor substrate. 5. The method of manufacturing a semiconductor substrate according to claim 4, wherein the high thermal conductivity layer is made of tungsten.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03250620A (en) * 1990-02-27 1991-11-08 Mitsubishi Electric Corp Manufacture of semiconductor device

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