JPH01132115A - Ｓｏｉ構造の形成方法 - Google Patents
Ｓｏｉ構造の形成方法Info
- Publication number
- JPH01132115A JPH01132115A JP29091887A JP29091887A JPH01132115A JP H01132115 A JPH01132115 A JP H01132115A JP 29091887 A JP29091887 A JP 29091887A JP 29091887 A JP29091887 A JP 29091887A JP H01132115 A JPH01132115 A JP H01132115A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- opening
- single crystal
- polycrystalline
- region
- silicon
- 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.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 27
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract 6
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Substances [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 2
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 2
- 229930091051 Arenine Natural products 0.000 description 1
- 241000282465 Canis Species 0.000 description 1
- 241000218645 Cedrus Species 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007937 lozenge Substances 0.000 description 1
- KRTSDMXIXPKRQR-AATRIKPKSA-N monocrotophos Chemical compound CNC(=O)\C=C(/C)OP(=O)(OC)OC KRTSDMXIXPKRQR-AATRIKPKSA-N 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 230000002250 progressing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000010187 selection method Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000011856 silicon-based particle Substances 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
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】
（イ）産業上の利用分野
不発明は単結晶５ｉａｉ板上に絶縁膜を介在させて、基
板の面方位と同じ面方位の単結晶５１．−を成長させる
ＳＯＩ構造の形成方法に関するものである。
板の面方位と同じ面方位の単結晶５１．−を成長させる
ＳＯＩ構造の形成方法に関するものである。
（ロ）従来の技術
絶縁膜（あるいは絶縁基板］上に単結晶Ｓｉｍｔ−形ａ
Ｌ、７ｔもｏ２ＳＯＩ（Ｓｌｌｉｃｏｎ ｏｎＺｎｍ
ｕｌａｔｏｒ）構造と称し、半導体集ｍＤ路ｃおける高
速化や、ｒ１渠槓化、及び票子の三次元化の基本技術と
して知らｎ、上層Ｓｉ膜の耀品質化のために研究開発が
進めらｎている。
Ｌ、７ｔもｏ２ＳＯＩ（Ｓｌｌｉｃｏｎ ｏｎＺｎｍ
ｕｌａｔｏｒ）構造と称し、半導体集ｍＤ路ｃおける高
速化や、ｒ１渠槓化、及び票子の三次元化の基本技術と
して知らｎ、上層Ｓｉ膜の耀品質化のために研究開発が
進めらｎている。
上層の単結晶Ｓｉ膜の形成は、例えばＥｘｔｅｎｄｅｄ
Ａｂｓｔｒａｃｔ ｏｆ ｔｈｅ １８ｔｈ（
１９８ＬｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ ｏｎＳｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉ
ｃｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｌｌ、ＴＯＫ７０
，１９８６ 、ＰＰ５６５〜５６８にあるように、単結
晶Ｓｉ基教上にＰ３縁護ｒ設け、該絶縁膜の一部に結晶
面方位を揃える几めの開口部（通゛虐シードと呼ばｎる
。）を設け、このｌＩＡ縁膜上に多結晶ＳＩＱ形成し、
更にこの多結晶５ｉＪｔｆＩにレーデビームや電子ビー
ム等の二羊ルギービームｔシード部の位置からａ犬走食
照明して多結晶Ｓｉ＋ｔｉｋ溶融し、固化する際に再結
晶化させて単結晶Ｓｉ層を得ている。
Ａｂｓｔｒａｃｔ ｏｆ ｔｈｅ １８ｔｈ（
１９８ＬｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）Ｃｏｎｆｅｒ
ｅｎｃｅ ｏｎＳｏｌｉｄ ５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉ
ｃｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｌｌ、ＴＯＫ７０
，１９８６ 、ＰＰ５６５〜５６８にあるように、単結
晶Ｓｉ基教上にＰ３縁護ｒ設け、該絶縁膜の一部に結晶
面方位を揃える几めの開口部（通゛虐シードと呼ばｎる
。）を設け、このｌＩＡ縁膜上に多結晶ＳＩＱ形成し、
更にこの多結晶５ｉＪｔｆＩにレーデビームや電子ビー
ム等の二羊ルギービームｔシード部の位置からａ犬走食
照明して多結晶Ｓｉ＋ｔｉｋ溶融し、固化する際に再結
晶化させて単結晶Ｓｉ層を得ている。
第２図は従来のシードで用いるＰ＋結晶化技術七オリ用
したＳＯＩ構造の形成方法の中１ｍｌ工程図である。同
図に２いて、■は単結晶Ｓ！基板であり、その表面には
おおむね幅ｌＯμｍの開ロ部ｃｌ！Ｈ−設けた絶縁膜で
ある５ＩＯｘ層のが約０．５μｍの膜厚で形成されてお
り、さらに全面に多結晶Ｓｉ囚が約０．７μｍ堆積さｎ
ている。ここで、エネルギービーム＆４１は開口部Ｉ：
２１１から５ｉＯｚ層上の多結晶Ｓｔに向けて走食さｎ
１多結晶Ｓｉ層のみ溶融、再結晶化することによって基
板Ｓｉと同一の面方位’（ｉ−Ｎする単Ｍ！ Ｓ ｌ
’１Ｍ ’に得るものである。
したＳＯＩ構造の形成方法の中１ｍｌ工程図である。同
図に２いて、■は単結晶Ｓ！基板であり、その表面には
おおむね幅ｌＯμｍの開ロ部ｃｌ！Ｈ−設けた絶縁膜で
ある５ＩＯｘ層のが約０．５μｍの膜厚で形成されてお
り、さらに全面に多結晶Ｓｉ囚が約０．７μｍ堆積さｎ
ている。ここで、エネルギービーム＆４１は開口部Ｉ：
２１１から５ｉＯｚ層上の多結晶Ｓｔに向けて走食さｎ
１多結晶Ｓｉ層のみ溶融、再結晶化することによって基
板Ｓｉと同一の面方位’（ｉ−Ｎする単Ｍ！ Ｓ ｌ
’１Ｍ ’に得るものである。
（／９ 発明が解決しようとする問題点この形成方法で
は開口部内の多結晶Ｓｉが溶融、固化する際の放熱速度
ｊと、杷縁暎上の多結晶Ｓｉが溶融固化する際の放熱速
度四を比較すると、５ｉＯｚ層の熱伝専率が０．０１５
Ｗ／ ａｓ−にと、単結晶３１の０．５０ Ｗ／ ｃ
−−Ｋ ｊ ｔ）もハルカニ小すいために開口部内の放
熱速度すが極めて大きいことが判る。従うて、開口部内
の多結晶Ｓ ｌ ’ｆ（ｇ融するためには？３−編上の
多結晶Ｓｉ倉溶融するよりも高密度なエネルギービーム
を照射する必要が生じる。しかし通常、エネルギービー
ムの走ｆ速度ａ数１〜数ｉ Ｑ Ｑ ａｓ ／ ８ ｅ
Ｃであり、開口部の鴨ｌＯμｍの領域上走査するとき
だけ、エネルギービームのエネルギー密度が高くなるよ
うな制御ですることは不可能であり、止ひｔ得ず５ｉＯ
ｚ膜上の多結晶ＳＮ！ｆ４ＶＣは必要以上に＋ｔ１布・
Ｆｉなエネルギービームが照射さｎている。その結果、
再結晶化さｎたＳｉ層の平坦性が劣化したり、結果の品
質が劣化するといった欠点を有する。また、デバイス設
置ｒ上の珈由で式らに膜厚の厚い５１０２膜が必要とさ
ｎる場合には、放熱速度の差が更に大きくなってし１い
、もはや適当なエネルギーそ度条件は存在しなくなり、
Ｓｉ０２映上の多結晶Ｓｉが飛散してしまうなどの問題
により、ＳＯ工構造が得られなくな、てしまう。
は開口部内の多結晶Ｓｉが溶融、固化する際の放熱速度
ｊと、杷縁暎上の多結晶Ｓｉが溶融固化する際の放熱速
度四を比較すると、５ｉＯｚ層の熱伝専率が０．０１５
Ｗ／ ａｓ−にと、単結晶３１の０．５０ Ｗ／ ｃ
−−Ｋ ｊ ｔ）もハルカニ小すいために開口部内の放
熱速度すが極めて大きいことが判る。従うて、開口部内
の多結晶Ｓ ｌ ’ｆ（ｇ融するためには？３−編上の
多結晶Ｓｉ倉溶融するよりも高密度なエネルギービーム
を照射する必要が生じる。しかし通常、エネルギービー
ムの走ｆ速度ａ数１〜数ｉ Ｑ Ｑ ａｓ ／ ８ ｅ
Ｃであり、開口部の鴨ｌＯμｍの領域上走査するとき
だけ、エネルギービームのエネルギー密度が高くなるよ
うな制御ですることは不可能であり、止ひｔ得ず５ｉＯ
ｚ膜上の多結晶ＳＮ！ｆ４ＶＣは必要以上に＋ｔ１布・
Ｆｉなエネルギービームが照射さｎている。その結果、
再結晶化さｎたＳｉ層の平坦性が劣化したり、結果の品
質が劣化するといった欠点を有する。また、デバイス設
置ｒ上の珈由で式らに膜厚の厚い５１０２膜が必要とさ
ｎる場合には、放熱速度の差が更に大きくなってし１い
、もはや適当なエネルギーそ度条件は存在しなくなり、
Ｓｉ０２映上の多結晶Ｓｉが飛散してしまうなどの問題
により、ＳＯ工構造が得られなくな、てしまう。
こｎらの問題点を解決する之めに、例えば、まず開口部
内にｃｔ）み多結晶Ｓｉｔ″堆槓し堆積エネルギー密度
のエネルギービームを照射し、開口部内の多結晶Ｓｉの
み単結晶Ｓｉ化することでシード部を形成し次のち、全
面に多結晶５ｌｔ−形成し、再度、シード部よりＳｉ０
２展上の多結晶ｓｌに向けて低エネルギー密度のエネル
ギービーム照射する方法（通常２ｓｔｏｐアニール法と
呼ばｎｌ例えば特開昭６２−Ｓｉ０１７号公報、特開昭
６２−６５４１０ち゛公ｆ［及び電子通虞学会研究会技
報ＥＤ８６−７４ ＰＰ７９〜８４に開示されている。
内にｃｔ）み多結晶Ｓｉｔ″堆槓し堆積エネルギー密度
のエネルギービームを照射し、開口部内の多結晶Ｓｉの
み単結晶Ｓｉ化することでシード部を形成し次のち、全
面に多結晶５ｌｔ−形成し、再度、シード部よりＳｉ０
２展上の多結晶ｓｌに向けて低エネルギー密度のエネル
ギービーム照射する方法（通常２ｓｔｏｐアニール法と
呼ばｎｌ例えば特開昭６２−Ｓｉ０１７号公報、特開昭
６２−６５４１０ち゛公ｆ［及び電子通虞学会研究会技
報ＥＤ８６−７４ ＰＰ７９〜８４に開示されている。
）や、Ｓｌ基板上の絶縁膜の開口部内にのみ、適訳エピ
タキシャル成長法ｖｃよシ、単結晶Ｓｉ２形成し九のち
に、全面に多結晶Ｓｌｉ堆槓堆積エネルギービーム照射
を行。て溶融再結晶化する方法（シード部選択エビ法と
呼ば１％列えば特開昭６０−２３４３１２号公報に開示
〕等が提案さｎている。ｔＪ′ｉＴ把いずｎの場合も、
シード部のＳｉ施は単結晶でろシ、もはや溶融する必要
がない比め、低エネルギー凹没のエネルギービームで多
ｍａｓｔｒ溶融、再結晶化するものである。
タキシャル成長法ｖｃよシ、単結晶Ｓｉ２形成し九のち
に、全面に多結晶Ｓｌｉ堆槓堆積エネルギービーム照射
を行。て溶融再結晶化する方法（シード部選択エビ法と
呼ば１％列えば特開昭６０−２３４３１２号公報に開示
〕等が提案さｎている。ｔＪ′ｉＴ把いずｎの場合も、
シード部のＳｉ施は単結晶でろシ、もはや溶融する必要
がない比め、低エネルギー凹没のエネルギービームで多
ｍａｓｔｒ溶融、再結晶化するものである。
しかし、これらの方法においても、前者の２Ｓｔｅｐア
ニール法では、多結晶Ｓｉ層を形成し之のち、エッチパ
ック法により、開口部にのみ多結晶５ｔ１１−残し、エ
ネルギービームの照射を行、たりち、さらに全面に多結
晶Ｓｉ＠４積して青変、エネルギービームの照射を行わ
なければならず、ＳＯＩ構造形成のプロセスが他めて繁
雑になるだｉでなく、開口部の配置についての自由度も
低下してしまりという九問題点を有する。
ニール法では、多結晶Ｓｉ層を形成し之のち、エッチパ
ック法により、開口部にのみ多結晶５ｔ１１−残し、エ
ネルギービームの照射を行、たりち、さらに全面に多結
晶Ｓｉ＠４積して青変、エネルギービームの照射を行わ
なければならず、ＳＯＩ構造形成のプロセスが他めて繁
雑になるだｉでなく、開口部の配置についての自由度も
低下してしまりという九問題点を有する。
一方、後者のシード部選択エビ法については、開口部に
単結晶ｓｔ′ｆｔ選択的に形成する際に、絶縁膜である
５ｉＯｚ表面が劣化するとともに１プロセスが繁雑にな
るといつた欠点ｋｌｒする。
単結晶ｓｔ′ｆｔ選択的に形成する際に、絶縁膜である
５ｉＯｚ表面が劣化するとともに１プロセスが繁雑にな
るといつた欠点ｋｌｒする。
に）問題点を解決する之めの手段
不発明は上記欠点に鑑みなさｎ友ものであり、極めて簡
単なプロセスによ、て高品質なＳＯ工構造を形成し得る
方法として、 単結晶Ｓｔ基板上に開口部を有する絶縁膜を形成する工
程と、次いで上記開口部に露出し九単杉晶Ｓｉ基板部、
及び絶縁膜表面に非晶質Ｓｌ／（至）ｔｌ声ｍ以下の膜
厚で堆積する工程と、次いで５５０℃乃至６５０℃の間
の温度で熱処理で施し、前記開口部の単結晶Ｓｉ部に接
した部分からの固相成長によって版開口部円、及び該開
口部の口ｉ＊ｚり少なくとも５μｍ−１での外方に位置
する非晶質Ｓｉ／Ｉｎ−単結晶Ｓｌ化すると共に、その
他の領域の非晶責Ｓｔ層を多結晶３１化する工程と、１
ｉｉｌＩ記単結晶Ｓｔ化した領域から多結晶Ｓｉ化した
領域に向けエネルギービームを走査しながら照射し、多
結晶Ｓｉ領域ｔｇ融、単結晶Ｓｉ化する工程を有するこ
と倉特徴とＴる８０１傅造の形成方法、を提供するもの
である。
単なプロセスによ、て高品質なＳＯ工構造を形成し得る
方法として、 単結晶Ｓｔ基板上に開口部を有する絶縁膜を形成する工
程と、次いで上記開口部に露出し九単杉晶Ｓｉ基板部、
及び絶縁膜表面に非晶質Ｓｌ／（至）ｔｌ声ｍ以下の膜
厚で堆積する工程と、次いで５５０℃乃至６５０℃の間
の温度で熱処理で施し、前記開口部の単結晶Ｓｉ部に接
した部分からの固相成長によって版開口部円、及び該開
口部の口ｉ＊ｚり少なくとも５μｍ−１での外方に位置
する非晶質Ｓｉ／Ｉｎ−単結晶Ｓｌ化すると共に、その
他の領域の非晶責Ｓｔ層を多結晶３１化する工程と、１
ｉｉｌＩ記単結晶Ｓｔ化した領域から多結晶Ｓｉ化した
領域に向けエネルギービームを走査しながら照射し、多
結晶Ｓｉ領域ｔｇ融、単結晶Ｓｉ化する工程を有するこ
と倉特徴とＴる８０１傅造の形成方法、を提供するもの
である。
（ホ）作用
本発明方法に工ｎば、簡単なプロセスで開口部（シード
１ｔｓ）ｒ＊結晶化することができ、さらに開口部周辺
も基板と同一面方位ｔもつ単結晶にすることができる几
め、エネルギービーム照射時にはシード単結晶部と多結
晶領域の断面構造を実質的に同一にすることができるこ
とから、多結晶領域のｇ融再結晶化条件にのみ依存する
エネルギー密度条件での照射が可能になり、絶縁膜厚に
よらず、平坦で、高品質なＳＯＩ構造２形成することが
できる。
１ｔｓ）ｒ＊結晶化することができ、さらに開口部周辺
も基板と同一面方位ｔもつ単結晶にすることができる几
め、エネルギービーム照射時にはシード単結晶部と多結
晶領域の断面構造を実質的に同一にすることができるこ
とから、多結晶領域のｇ融再結晶化条件にのみ依存する
エネルギー密度条件での照射が可能になり、絶縁膜厚に
よらず、平坦で、高品質なＳＯＩ構造２形成することが
できる。
（へ）実施例
第１図は本発明方法の一実施例の工程説明図である。先
ず単結晶Ｓｉ基板（１）上に、絶縁膜としテｓ ｉ Ｏ
ｚ 展（２）ｔ−ＣＶ Ｄｆｆｉ＋Ｍａ化ｍＫｚ Ｄ
ｌ ｐｍの厚さに形成する（第１図Ａ］。この５ｉＯｚ
膜（２）に通常のリングラフィ工程で幅ｌＯμｍのスト
ライプ状開口部（３７ｋ形成する。開口部はこの実施例
のようなストライプ状に限らず、円形や矩形のドツト状
に形成するようにしても艮い。
ず単結晶Ｓｉ基板（１）上に、絶縁膜としテｓ ｉ Ｏ
ｚ 展（２）ｔ−ＣＶ Ｄｆｆｉ＋Ｍａ化ｍＫｚ Ｄ
ｌ ｐｍの厚さに形成する（第１図Ａ］。この５ｉＯｚ
膜（２）に通常のリングラフィ工程で幅ｌＯμｍのスト
ライプ状開口部（３７ｋ形成する。開口部はこの実施例
のようなストライプ状に限らず、円形や矩形のドツト状
に形成するようにしても艮い。
炉で、液相ＣＶＤ法や真空蒸層法によ、て、開口部（３
）に露出し念単結晶Ｓｉ基板部及び絶４＆展（２）表面
に非晶ｊｔ［ｓｉｌ＜膜厚約０．８μｍ堆槙して非晶質
Ｓｉ層（４）を形成する（第１図Ｂ〕。次いで、抵抗炉
により窒素雰囲気中で６００℃、約６時間の熱処理を施
丁と、内相成長によ、て、開口部（３）内、及び該開口
部の口縁から概ね５〜ｈａｐｍの領域の非晶質Ｓｉ層（
４）は基板の単結晶Ｓｔと同一の面方位ｔもつ単結晶Ｓ
ｉになる。領域（５７は単結晶Ｓｌにに成した領域を示
している。−万、この領域＋５３外の非晶質Ｓｔ層は、
自然核生成によって多結晶Ｓｉになる。（６）は多結晶
５ＩＴｌｃＫ底さｎ次領域で示している［１図Ｃ）。こ
の工程において、当初堆積する非晶、４Ｓｉ７ｉｉｉ（
４）の膜厚が１μｍ以上になると、開口部（３Ｊ直上の
非晶質Ｓｉは単結晶化するが、開口部周辺には十分に固
相成長が起こらなくなるため、非晶質Ｓｉ０膜厚は概ね
１μｍ以下にしておく必要がある。また熱処理温度が５
５０℃禾（Ａの場合には固相成長速度が極めて小さくな
るため笑用的ではな（，６５０℃超の場合には自然核の
生成が速くなり、開口部周辺への横方向への固相成長が
十分に延びなくなる之め、熱処理温度は５５０℃乃至６
５０℃の間の温度に選的６００Ａの絶Ｒｇ（ＳｌｓＮｎ
ｌｌｌ）（７）を堆ＭＬ、フォトリングラフィ工程によ
り、幅５μｍ１間隔ｌＯμｍのストライプ状にパターニ
ングする（第１図Ｄ）。このストライブパターンは反射
防止換であり、択工程でのレーデ−ビームのエネルギー
分布を制御する念めのものであり、他にエネルギービー
ムのエネルギー分布を双峰型に整形し次り、試料表面に
凹凸を形波する等の生膜を用いても良いことは言うまで
もない。
）に露出し念単結晶Ｓｉ基板部及び絶４＆展（２）表面
に非晶ｊｔ［ｓｉｌ＜膜厚約０．８μｍ堆槙して非晶質
Ｓｉ層（４）を形成する（第１図Ｂ〕。次いで、抵抗炉
により窒素雰囲気中で６００℃、約６時間の熱処理を施
丁と、内相成長によ、て、開口部（３）内、及び該開口
部の口縁から概ね５〜ｈａｐｍの領域の非晶質Ｓｉ層（
４）は基板の単結晶Ｓｔと同一の面方位ｔもつ単結晶Ｓ
ｉになる。領域（５７は単結晶Ｓｌにに成した領域を示
している。−万、この領域＋５３外の非晶質Ｓｔ層は、
自然核生成によって多結晶Ｓｉになる。（６）は多結晶
５ＩＴｌｃＫ底さｎ次領域で示している［１図Ｃ）。こ
の工程において、当初堆積する非晶、４Ｓｉ７ｉｉｉ（
４）の膜厚が１μｍ以上になると、開口部（３Ｊ直上の
非晶質Ｓｉは単結晶化するが、開口部周辺には十分に固
相成長が起こらなくなるため、非晶質Ｓｉ０膜厚は概ね
１μｍ以下にしておく必要がある。また熱処理温度が５
５０℃禾（Ａの場合には固相成長速度が極めて小さくな
るため笑用的ではな（，６５０℃超の場合には自然核の
生成が速くなり、開口部周辺への横方向への固相成長が
十分に延びなくなる之め、熱処理温度は５５０℃乃至６
５０℃の間の温度に選的６００Ａの絶Ｒｇ（ＳｌｓＮｎ
ｌｌｌ）（７）を堆ＭＬ、フォトリングラフィ工程によ
り、幅５μｍ１間隔ｌＯμｍのストライプ状にパターニ
ングする（第１図Ｄ）。このストライブパターンは反射
防止換であり、択工程でのレーデ−ビームのエネルギー
分布を制御する念めのものであり、他にエネルギービー
ムのエネルギー分布を双峰型に整形し次り、試料表面に
凹凸を形波する等の生膜を用いても良いことは言うまで
もない。
次いで、この試料勿熱板上に設置道、固足し、概ね５０
０℃に刀ａ熱し、例えばビーム直径ＬＯＯｐｍ。
０℃に刀ａ熱し、例えばビーム直径ＬＯＯｐｍ。
出力１２ワツトのアルゴンイオンレーデビーム（８）金
的５０閣／ ｍ ａ ｅの速さで走査する（第１１Ｓｉ
Ｅ ）。
的５０閣／ ｍ ａ ｅの速さで走査する（第１１Ｓｉ
Ｅ ）。
このとき、レーデビームの走査の開始点は必ずしも開口
部（３Ｊの直上でめる必要はなく、少なくとも開口部周
辺の既に固相成長によって単結晶化さｎている領域から
多結晶Ｓｉ＠域に向けて走査さ几ｎば艮く、両領域の＃
ｒｄｆＪ虜造に同一であるため、基板側への放熱進度（
９）αｌｌＩはほぼ同一になり、絶縁ｄ（２＋上の多結
晶Ｓｉのｇ線条件にのみ依存した照射柔性を選ぶことが
できるようになり、再結晶化５ｉＪ−αＤの平坦性も良
く、基板Ｓｉと同一面方位ｔもつ商品ＲなＳＯＩ％造で
容易に得ることができる。なお、このとき開口部の周辺
より固相成長によって横方向に単結晶化している領域が
５μｍ以下であれば開口部の影響を受けて放熱特注が変
化してしまい、多少（エネルギーのエネルギービームを
照射する必要が生じてしまい好ましくない。
部（３Ｊの直上でめる必要はなく、少なくとも開口部周
辺の既に固相成長によって単結晶化さｎている領域から
多結晶Ｓｉ＠域に向けて走査さ几ｎば艮く、両領域の＃
ｒｄｆＪ虜造に同一であるため、基板側への放熱進度（
９）αｌｌＩはほぼ同一になり、絶縁ｄ（２＋上の多結
晶Ｓｉのｇ線条件にのみ依存した照射柔性を選ぶことが
できるようになり、再結晶化５ｉＪ−αＤの平坦性も良
く、基板Ｓｉと同一面方位ｔもつ商品ＲなＳＯＩ％造で
容易に得ることができる。なお、このとき開口部の周辺
より固相成長によって横方向に単結晶化している領域が
５μｍ以下であれば開口部の影響を受けて放熱特注が変
化してしまい、多少（エネルギーのエネルギービームを
照射する必要が生じてしまい好ましくない。
次に、反射勿止暎ｔエツをング除去丁ｎば、Ｓｔ／５Ｉ
Ｏ２７Ｓｉ基板）ｂ ＯＬ構造が得らｎる（第１図Ｆ〕
。
Ｏ２７Ｓｉ基板）ｂ ＯＬ構造が得らｎる（第１図Ｆ〕
。
なお、上述の実施例ではビーム直径１００μｍ１出力１
２ワツトのアルゴンイオンレーデビームｔ５０■／ ｓ
ｅ ｃの条件で使用しているが、この条件は幅広い範
囲で最適値を選ぶことができ、レーデビームのかわりに
く子ビーム等のエネルギービームを用いても良い。
２ワツトのアルゴンイオンレーデビームｔ５０■／ ｓ
ｅ ｃの条件で使用しているが、この条件は幅広い範
囲で最適値を選ぶことができ、レーデビームのかわりに
く子ビーム等のエネルギービームを用いても良い。
ま次、本発明の応用として、下地にＳｔ単結晶基板を用
いるのではなく、既に形成さ３ｆｃＳＯＩ構造の上に、
更に多１１１１７）Ｓｉ活注１１ｉｋ杉成する工程とし
ても活用できることはｄ５までもない。
いるのではなく、既に形成さ３ｆｃＳＯＩ構造の上に、
更に多１１１１７）Ｓｉ活注１１ｉｋ杉成する工程とし
ても活用できることはｄ５までもない。
（ト）発明の効果
不発明方法によれば開口部周辺の単結晶Ｓｉ即ちシード
単結晶部とこｎに＠接する多結晶Ｓｌ領域の各断面構造
を実質的に同一にすることができるため、久工程のエネ
ルギービーム照射工程では多結晶Ｓｔｇ域の溶融再結晶
化条件にのみ依存するエネルギー密度条件での照射が可
能になり、ｌ５ＩＩ＆膜厚によらず、平坦で、高品質な
ｊＯＩ構造を形成することができる。
単結晶部とこｎに＠接する多結晶Ｓｌ領域の各断面構造
を実質的に同一にすることができるため、久工程のエネ
ルギービーム照射工程では多結晶Ｓｔｇ域の溶融再結晶
化条件にのみ依存するエネルギー密度条件での照射が可
能になり、ｌ５ＩＩ＆膜厚によらず、平坦で、高品質な
ｊＯＩ構造を形成することができる。
第１図は本発明方法の一実施例の工程説明図、第２図は
従来方法の工程説明図である。 （υ・・・単結晶ｓｔ５板、（２）・・・ＩＩＩ！ｉ縁
膜、（３Ｊ・・・開口部、（４）・・・非晶★Ｓｉ層、
（５）・・・単結晶Ｓｉ部、（８）・・・エネルギービ
ーム。
従来方法の工程説明図である。 （υ・・・単結晶ｓｔ５板、（２）・・・ＩＩＩ！ｉ縁
膜、（３Ｊ・・・開口部、（４）・・・非晶★Ｓｉ層、
（５）・・・単結晶Ｓｉ部、（８）・・・エネルギービ
ーム。
Claims (1)
- （１）単結晶Ｓｉ基板上に開口部を有する絶縁膜を形成
する工程と、次いで上記開口部に露出した単結晶Ｓｉ基
板部、及び絶縁膜表面に非晶質Ｓｉ層を１μｍ以下の膜
厚で堆積する工程と、次いで５５０℃乃至６５０℃の間
の温度で熱処理を施し、前記開口部の単結晶Ｓｉ部に接
した部分からの固相成長によって該開口部内、及び該開
口部の口縁より少なくとも５μｍまでの外方に位置する
非晶質Ｓｉ層を単結晶Ｓｉ化すると共に、その他の領域
の非晶質Ｓｉ層を多結晶Ｓｉ化する工程と、前記単結晶
Ｓｉ化した領域から多結晶Ｓｉ化した領域に向けエネル
ギービームを走査しながら照射し、多結晶Ｓｉ領域を溶
融、単結晶Ｓｉ化する工程を有することを特徴とするＳ
ＯＩ構造の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62290918A JP2517330B2 (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | Ｓｏｉ構造の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62290918A JP2517330B2 (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | Ｓｏｉ構造の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01132115A true JPH01132115A (ja) | 1989-05-24 |
| JP2517330B2 JP2517330B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=17762195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62290918A Expired - Lifetime JP2517330B2 (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | Ｓｏｉ構造の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2517330B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1026752A3 (en) * | 1993-06-25 | 2002-11-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for its preparation |
| US6730549B1 (en) | 1993-06-25 | 2004-05-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for its preparation |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101642834B1 (ko) * | 2010-04-09 | 2016-08-11 | 삼성전자주식회사 | Ｌｅｇ 공정을 이용하여 벌크 실리콘 웨이퍼의 필요한 영역내에 ｓｏⅰ층을 형성하는 반도체 소자의 제조방법 |
-
1987
- 1987-11-18 JP JP62290918A patent/JP2517330B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1026752A3 (en) * | 1993-06-25 | 2002-11-20 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for its preparation |
| US6730549B1 (en) | 1993-06-25 | 2004-05-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for its preparation |
| US6756657B1 (en) | 1993-06-25 | 2004-06-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of preparing a semiconductor having controlled crystal orientation |
| US7148094B2 (en) | 1993-06-25 | 2006-12-12 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and method for its preparation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2517330B2 (ja) | 1996-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU623861B2 (en) | Crystal article, method for producing the same and semiconductor device utilizing the same | |
| JPS5939790A (ja) | 単結晶の製造方法 | |
| JPS62160712A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH01132115A (ja) | Ｓｏｉ構造の形成方法 | |
| JPS5893220A (ja) | 半導体単結晶膜の製造方法 | |
| JPS61251115A (ja) | 絶縁膜上の半導体単結晶成長方法 | |
| JPS621220A (ja) | 欠陥が局在された配向シリコン単結晶膜を絶縁支持体上に製造する方法 | |
| JP2687393B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH01132116A (ja) | 結晶物品及びその形成方法並びにそれを用いた半導体装置 | |
| JPS58132919A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS5939791A (ja) | 単結晶の製造方法 | |
| JPS59128292A (ja) | 薄膜の結晶化方法 | |
| JPH0810669B2 (ja) | Ｓｏｉ膜の形成方法 | |
| JPH0368532B2 (ja) | ||
| JPH0236052B2 (ja) | ||
| JPH02188499A (ja) | 結晶粒径の大きい多結晶シリコン膜の製法 | |
| JP2993107B2 (ja) | 半導体薄膜の製造方法 | |
| JPH0797555B2 (ja) | Ｓｏｉ基板の製造方法 | |
| JPH0396225A (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
| JPS6219046B2 (ja) | ||
| JPH02154416A (ja) | 半導体単結晶膜の製造方法 | |
| JPS5928326A (ja) | ３次元集積回路部材の製造方法 | |
| JPS61251114A (ja) | 単結晶シリコン膜の製造方法 | |
| JPS61212012A (ja) | Ｓｏｉ構造形成方法 | |
| JPS62206812A (ja) | 半導体装置の製造方法 |