JPH02109319A - 薄膜ｓｏｉの形成方法 - Google Patents
薄膜ｓｏｉの形成方法Info
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- JPH02109319A JPH02109319A JP26044688A JP26044688A JPH02109319A JP H02109319 A JPH02109319 A JP H02109319A JP 26044688 A JP26044688 A JP 26044688A JP 26044688 A JP26044688 A JP 26044688A JP H02109319 A JPH02109319 A JP H02109319A
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Landscapes
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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、高性能のＳｉデバイスを形成することか可能
な薄膜ＳＯＩの形成方法に関するものである。
な薄膜ＳＯＩの形成方法に関するものである。
［従来の技術］
０．１ｐｔｎ以下の薄膜ＳＯＩに形成したＭＯ８ｒ−’
ＥＴは、例えば第３５回応用物理学関係連合講演会。
ＥＴは、例えば第３５回応用物理学関係連合講演会。
講演予稿集第２分冊、５８１ページ（２８ａ−Ｍ−９）
にあるように、ＭＯＳＦＥＴのチャネル長を短くした際
に、しきい値電圧がばらついたり、リーク電流が大きく
なる短チヤネル効果を抑制でき、４ノブシユレツシヨル
ドの傾きが小さくなって素子の動作速度が向上する、電
界効果移動度が高くなる等の効果が１ｑられる。
にあるように、ＭＯＳＦＥＴのチャネル長を短くした際
に、しきい値電圧がばらついたり、リーク電流が大きく
なる短チヤネル効果を抑制でき、４ノブシユレツシヨル
ドの傾きが小さくなって素子の動作速度が向上する、電
界効果移動度が高くなる等の効果が１ｑられる。
従来、レーザ光や電子線を照射して、多結晶Ｓｉを溶融
再結晶化する方法で形成したＳＯＩは、例えばジャーナ
ル・オブ・アプライド・フィックス６１巻、 １００６
ページ（１９８７年）や、ジ（？−ナル・オブ・アプラ
イド・フィツクス６２ ｌ、 ４１７０ページ（１９８
７年）に記Ｕ、されているように、０．５〜０．６ＪＪ
Ｉｎの膜厚を有するのが一般的であった。従って、０．
１μｍ以下の薄膜ＳＯＩを１ｑるためには、喰溶融再結
晶化で（ｑだＳＯＩを研磨法やエツチング法Ｃ′ａ膜化
する必肢かあった。また、薄膜Ｓ。
再結晶化する方法で形成したＳＯＩは、例えばジャーナ
ル・オブ・アプライド・フィックス６１巻、 １００６
ページ（１９８７年）や、ジ（？−ナル・オブ・アプラ
イド・フィツクス６２ ｌ、 ４１７０ページ（１９８
７年）に記Ｕ、されているように、０．５〜０．６ＪＪ
Ｉｎの膜厚を有するのが一般的であった。従って、０．
１μｍ以下の薄膜ＳＯＩを１ｑるためには、喰溶融再結
晶化で（ｑだＳＯＩを研磨法やエツチング法Ｃ′ａ膜化
する必肢かあった。また、薄膜Ｓ。
Ｉを形成する他の方法としては、Ｏイオンを高温度に注
入して高温で熱処理するＳＩＭｏＸと呼ばれる方法があ
る。
入して高温で熱処理するＳＩＭｏＸと呼ばれる方法があ
る。
［発明が解決しようとする課題１
従来の方法のうち、溶融再結晶化法で形成した０、５〜
０．６藺の３０１を薄膜化する方法では、湧ｆｆＱ化の
ための余分なプロセスを必要とするうえ、均一な薄膜を
１ｑることが難しい。また、ＳＩＭＯＸ法Ｃ“は多量の
イオンを注入するため、ＳＯＩの結晶性が劣ると共に、
高温の熱処理プロセスを必要とするため不純物原子の拡
散等が懸念される。
０．６藺の３０１を薄膜化する方法では、湧ｆｆＱ化の
ための余分なプロセスを必要とするうえ、均一な薄膜を
１ｑることが難しい。また、ＳＩＭＯＸ法Ｃ“は多量の
イオンを注入するため、ＳＯＩの結晶性が劣ると共に、
高温の熱処理プロセスを必要とするため不純物原子の拡
散等が懸念される。
従って、従来技術によっては、いずれの場合も良質の薄
膜ＳｏＩを得ることは困難であった。
膜ＳｏＩを得ることは困難であった。
本発明は、以上述べたような従来の事情に対処してなさ
れたもので、結晶性に優れた薄膜ＳＯＩを、薄膜化のプ
ロセスを用いずに溶融再結晶化法で形成する方法を提供
することを目的とする。
れたもので、結晶性に優れた薄膜ＳＯＩを、薄膜化のプ
ロセスを用いずに溶融再結晶化法で形成する方法を提供
することを目的とする。
［課題を解決するための手段］
本発明は、表面に絶縁体層が形成された基板上に、膜厚
０，５個以上の非晶質または多結晶Ｓよりなる第１の非
晶質または多結晶Ｓｉ層、ＳｉＯ２膜層および膜厚０．
１庫以下の非晶質または多結晶Ｓｉよりなる第２の非晶
質または多結晶Ｓｉ層を少なくとも順次形成し、該基板
上にレーザ光または電子線を照射して前記第２の非晶質
または多結晶Ｓｉ層を溶融再結晶化することにより薄膜
単結晶Ｓｉを形成してなることを特徴とする薄ＦｌＳＯ
Ｉの形成方法、および、表面に絶縁体層が形成された基
板上に、膜厚０．ｔ４以下の非晶質または多結晶Ｓｉよ
りなる第１の非晶質または多結晶Ｓｉ層、ＳｉＯ２膜層
および膜厚０．５藺以上の非晶質または多結晶Ｓｉより
なる第２の非晶質または多結晶Ｓｉ層を少なくとも順次
形成し、該基板りにレーザ光または電子線を照射して前
記第１の非晶質または多結晶Ｓｉ層を溶融再結晶化する
ことにより薄膜単結晶Ｓｉを形成してなることを特ｉ￥
ｉとする薄膜ＳＯＩの形成方法である。
０，５個以上の非晶質または多結晶Ｓよりなる第１の非
晶質または多結晶Ｓｉ層、ＳｉＯ２膜層および膜厚０．
１庫以下の非晶質または多結晶Ｓｉよりなる第２の非晶
質または多結晶Ｓｉ層を少なくとも順次形成し、該基板
上にレーザ光または電子線を照射して前記第２の非晶質
または多結晶Ｓｉ層を溶融再結晶化することにより薄膜
単結晶Ｓｉを形成してなることを特徴とする薄ＦｌＳＯ
Ｉの形成方法、および、表面に絶縁体層が形成された基
板上に、膜厚０．ｔ４以下の非晶質または多結晶Ｓｉよ
りなる第１の非晶質または多結晶Ｓｉ層、ＳｉＯ２膜層
および膜厚０．５藺以上の非晶質または多結晶Ｓｉより
なる第２の非晶質または多結晶Ｓｉ層を少なくとも順次
形成し、該基板りにレーザ光または電子線を照射して前
記第１の非晶質または多結晶Ｓｉ層を溶融再結晶化する
ことにより薄膜単結晶Ｓｉを形成してなることを特ｉ￥
ｉとする薄膜ＳＯＩの形成方法である。
［作用１
以上に、本発明によって、０，１卯以下の薄膜Ｓ０１が
ｉＦＪ融出結晶化法によって、薄膜化のプロセスを杆ず
に（ｑることかできる作用について；ホへる。
ｉＦＪ融出結晶化法によって、薄膜化のプロセスを杆ず
に（ｑることかできる作用について；ホへる。
本発明者らか、従来の溶融再結晶化法で薄膜ＳＯＩが得
られない理由を詳細に検δく１したところ、以下の２点
の原因か考えられた。まず第１に、レーナ九等の光源を
利用した再結晶化法では、通常用いられるレーザの波長
は可視光または赤外光がほとんどであるため、０．１迦
以下の薄膜では注入したレーザ光のほとんどが吸収され
ず透過し、溶融に十分なパワーが与えられない。また第
２の原因は、電子線等の、薄膜でも十分に吸収されるエ
ネルギー源を用いても、０．１司以下の薄膜でその全エ
ネルギーを吸収した場合は周囲との温度差が激しいため
溶融中に雪積移動が生じ、得られた薄膜の膜厚が不均一
であったり空孔（ボイド）が生じる。
られない理由を詳細に検δく１したところ、以下の２点
の原因か考えられた。まず第１に、レーナ九等の光源を
利用した再結晶化法では、通常用いられるレーザの波長
は可視光または赤外光がほとんどであるため、０．１迦
以下の薄膜では注入したレーザ光のほとんどが吸収され
ず透過し、溶融に十分なパワーが与えられない。また第
２の原因は、電子線等の、薄膜でも十分に吸収されるエ
ネルギー源を用いても、０．１司以下の薄膜でその全エ
ネルギーを吸収した場合は周囲との温度差が激しいため
溶融中に雪積移動が生じ、得られた薄膜の膜厚が不均一
であったり空孔（ボイド）が生じる。
本発明の方法では、０．１卯以下の被溶融多結晶Ｓｉ膜
の上層または下層にもう１つの比較的厚い多結晶Ｓｉ膜
が存在し、注入された丁ネルキーの大部分はその多結晶
Ｓｉ膜で吸収されて、そこからの傍熱効果で薄膜ＳＯＩ
となるべぎ被溶融多結晶Ｓｉか溶融するため、前記のよ
うな欠点を克服した良好な薄膜ＳＯＩを１ｑることがで
きる。
の上層または下層にもう１つの比較的厚い多結晶Ｓｉ膜
が存在し、注入された丁ネルキーの大部分はその多結晶
Ｓｉ膜で吸収されて、そこからの傍熱効果で薄膜ＳＯＩ
となるべぎ被溶融多結晶Ｓｉか溶融するため、前記のよ
うな欠点を克服した良好な薄膜ＳＯＩを１ｑることがで
きる。
［実施例］
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。
明する。
第１図および第２図は本発明の詳細な説明するための基
板の概略斜視図である。
板の概略斜視図である。
第１図は本発明の第１の実施例に用いられる試料へを示
したもので、その作製方法は、まずＳ基板１表面を熱酸
化して模坤１珈のＳｉＯ２膜２を形成した後、膜厚０．
５〜１迦の多結晶５ｉ３（第１の多結晶Ｓｉ＠）をＬＰ
ＣＶＤ法で堆積した。さらに、その多結晶Ｓｉの表面を
熱醇化して膜厚０．１卯のＳ ｉ ０２膜４を形成し、
再び膜厚０、１７ｍ以下の多結晶５１５（第２の多結晶
Ｓｉ層）を１． Ｐ ＣＶ Ｄ法で堆積した。ざらに、
表面にキャップ膜としで膜厚１μｍのＳｉＯ２膜６をｌ
ＰＣＶＤ法て′堆積した。
したもので、その作製方法は、まずＳ基板１表面を熱酸
化して模坤１珈のＳｉＯ２膜２を形成した後、膜厚０．
５〜１迦の多結晶５ｉ３（第１の多結晶Ｓｉ＠）をＬＰ
ＣＶＤ法で堆積した。さらに、その多結晶Ｓｉの表面を
熱醇化して膜厚０．１卯のＳ ｉ ０２膜４を形成し、
再び膜厚０、１７ｍ以下の多結晶５１５（第２の多結晶
Ｓｉ層）を１． Ｐ ＣＶ Ｄ法で堆積した。ざらに、
表面にキャップ膜としで膜厚１μｍのＳｉＯ２膜６をｌ
ＰＣＶＤ法て′堆積した。
第２図は本発明の第２の実施例に用いられる試料８を示
したもので、その作製方法は、まずＳｉ基板１１表面を
熱酸化して膜厚１卯のＳｉＯ２膜１２膜形２した後、膜
厚０．１卯以上の多結晶５１１３（第１の多結晶５ｉｌ
）を１．、− Ｐ ＣＶ Ｄ法で堆積した。さらに、そ
の上に膜厚０．１珈のＳ ｉ ０２膜１４をＬＰＣＶＤ
法で形成し、再び膜厚０．５〜１μｍの多結晶３ ｉ
１５ （第２の多結晶Ｓｉ層）をＬＰＣＶＤ法で堆積し
た。ざらに、表面にキャップ膜とし”（膜厚１珈のＳｉ
Ｏ２膜１６をｔ−Ｐ ＣＶ Ｄ法で堆積した。
したもので、その作製方法は、まずＳｉ基板１１表面を
熱酸化して膜厚１卯のＳｉＯ２膜１２膜形２した後、膜
厚０．１卯以上の多結晶５１１３（第１の多結晶５ｉｌ
）を１．、− Ｐ ＣＶ Ｄ法で堆積した。さらに、そ
の上に膜厚０．１珈のＳ ｉ ０２膜１４をＬＰＣＶＤ
法で形成し、再び膜厚０．５〜１μｍの多結晶３ ｉ
１５ （第２の多結晶Ｓｉ層）をＬＰＣＶＤ法で堆積し
た。ざらに、表面にキャップ膜とし”（膜厚１珈のＳｉ
Ｏ２膜１６をｔ−Ｐ ＣＶ Ｄ法で堆積した。
以上の方法で作製した試料Ａと試料Ｂにレーザ光および
電子線を照射して、溶融再結晶化を行った。レーザ光、
電子線による溶融再結晶化の条何はぞれそれ以下の通り
である。
電子線を照射して、溶融再結晶化を行った。レーザ光、
電子線による溶融再結晶化の条何はぞれそれ以下の通り
である。
レーザ光は、２本の直径２０μｍのビームを間隔５０應
で、基板温度４００℃に保った試料△Ｊ３よび試料Ｂに
照射し、速度２０ ｍｍ／ＳｅＣで走査した。
で、基板温度４００℃に保った試料△Ｊ３よび試料Ｂに
照射し、速度２０ ｍｍ／ＳｅＣで走査した。
電子線は１７′５向に高速で走査して賢似的に幅１ｍｍ
の線−トの形状に加工し、基板温度６００°Ｃに保った
試料ＡｉＢよび試料Ｂに照射し、速度１００韮／ Ｓｅ
Ｃで走査した。
の線−トの形状に加工し、基板温度６００°Ｃに保った
試料ＡｉＢよび試料Ｂに照射し、速度１００韮／ Ｓｅ
Ｃで走査した。
以上のようにして作製した薄膜ＳＯＩについて、以下の
手順でその評価を行った。即ち、試料へはキャップ膜の
表面ＳｉＯ２膜６のみを、試１１Ｂは表［ＴＩＳ ｉ
０２膜１６．多結晶Ｓ ｉ １５ａヨヒＳ Ｉ ０２膜
１４を除去し、平面および断面の顕微鏡蜆奈（光学顕微
鏡、走査電子顕微鏡）を行った。その結束、１ワられた
薄膜ＳＯＩは、０．１声以下の均一な膜厚を持４５、ボ
イドの弁士は見られなかった。また、透過電ｆ顕微鏡に
よる観察で、薄膜Ｓ（］は０．５伽程度のＳＯＩ摸と同
様の優れた結晶性をもし、比較のために観察したＳＩＭ
ＯＸに比べてもはるかに優れた結晶性であった。
手順でその評価を行った。即ち、試料へはキャップ膜の
表面ＳｉＯ２膜６のみを、試１１Ｂは表［ＴＩＳ ｉ
０２膜１６．多結晶Ｓ ｉ １５ａヨヒＳ Ｉ ０２膜
１４を除去し、平面および断面の顕微鏡蜆奈（光学顕微
鏡、走査電子顕微鏡）を行った。その結束、１ワられた
薄膜ＳＯＩは、０．１声以下の均一な膜厚を持４５、ボ
イドの弁士は見られなかった。また、透過電ｆ顕微鏡に
よる観察で、薄膜Ｓ（］は０．５伽程度のＳＯＩ摸と同
様の優れた結晶性をもし、比較のために観察したＳＩＭ
ＯＸに比べてもはるかに優れた結晶性であった。
なお、本実施例においては、溶融再結晶化される材料と
して多結晶Ｓｉのみを用いたが、非晶質Ｓｉを用いても
同様の結果か得られた。
して多結晶Ｓｉのみを用いたが、非晶質Ｓｉを用いても
同様の結果か得られた。
また、本実施例においては、いずれの場合も第２の多結
晶Ｓｉ制上にキャップ膜を形成したが、キャップ膜を用
いないで直接、あるいはキャラ１膜を一部に用いたもの
にレーザ光または電子線を照射してもよい。
晶Ｓｉ制上にキャップ膜を形成したが、キャップ膜を用
いないで直接、あるいはキャラ１膜を一部に用いたもの
にレーザ光または電子線を照射してもよい。
［ブそ明の効果１
以上説明したよう（こ、本発明の方法によれば溶融再結
晶化法によって、膜厚が均一でボイ１へがなく結晶性に
優れた薄膜ＳＯＩを得ることができ、該薄膜ＳＯＩを用
いて短ヂャネル効果がなく、リブシ］レッショルドの傾
きが小さく、電界効果移動度が高いＭＯＳＦＥＴを形成
することが可能となる。
晶化法によって、膜厚が均一でボイ１へがなく結晶性に
優れた薄膜ＳＯＩを得ることができ、該薄膜ＳＯＩを用
いて短ヂャネル効果がなく、リブシ］レッショルドの傾
きが小さく、電界効果移動度が高いＭＯＳＦＥＴを形成
することが可能となる。
第１図および第２図は本発明の詳細な説明するための基
板の概略斜視図である。 １．１１・・・Ｓｉ基板 ２、４． ｆ３．１２．１４．１６・・・Ｓ ｉ ０２
映３、５．１３．１５・・・多結晶Ｓｉ
板の概略斜視図である。 １．１１・・・Ｓｉ基板 ２、４． ｆ３．１２．１４．１６・・・Ｓ ｉ ０２
映３、５．１３．１５・・・多結晶Ｓｉ
Claims (2)
- （１）表面に絶縁体層が形成された基板上に、膜厚０．
５μｍ以上の非晶質または多結晶Ｓｉよりなる第１の非
晶質または多結晶Ｓｉ層、ＳｉＯ＿２膜層および膜厚０
．１μｍ以下の非晶質または多結晶Ｓｉよりなる第２の
非晶質または多結晶Ｓｉ層を少なくとも順次形成し、該
基板上にレーザ光または電子線を照射して前記第２の非
晶質または多結晶Ｓｉ層を溶融再結晶化することにより
薄膜単結晶Ｓｉを形成してなることを特徴とする薄膜Ｓ
ＯＩの形成方法。 - （２）表面に絶縁体層が形成された基板上に、膜厚０．
１μｍ以下の非晶質または多結晶Ｓｉよりなる第１の非
晶質または多結晶Ｓｉ層、ＳｉＯ＿２膜層および膜厚０
．５μｍ以上の非晶質または多結晶Ｓｉよりなる第２の
非晶質または多結晶Ｓｉ層を少なくとも順次形成し、該
基板上にレーザ光または電子線を照射して前記第１の非
晶質または多結晶Ｓｉ層を溶融再結晶化することにより
薄膜単結晶Ｓｉを形成してなることを特徴とする薄膜Ｓ
ＯＩの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26044688A JPH02109319A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 薄膜ｓｏｉの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26044688A JPH02109319A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 薄膜ｓｏｉの形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02109319A true JPH02109319A (ja) | 1990-04-23 |
Family
ID=17348052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26044688A Pending JPH02109319A (ja) | 1988-10-18 | 1988-10-18 | 薄膜ｓｏｉの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02109319A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6288412B1 (en) | 1994-01-26 | 2001-09-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Thin film transistors for display devices having two polysilicon active layers of different thicknesses |
| JP2007258234A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Nara Institute Of Science & Technology | 半導体素子，薄膜トランジスタ，レーザーアニール装置，並びに半導体素子の製造方法 |
-
1988
- 1988-10-18 JP JP26044688A patent/JPH02109319A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6288412B1 (en) | 1994-01-26 | 2001-09-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Thin film transistors for display devices having two polysilicon active layers of different thicknesses |
| JP2007258234A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Nara Institute Of Science & Technology | 半導体素子，薄膜トランジスタ，レーザーアニール装置，並びに半導体素子の製造方法 |
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