JPH02267931A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor deviceInfo
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- JPH02267931A JPH02267931A JP8932389A JP8932389A JPH02267931A JP H02267931 A JPH02267931 A JP H02267931A JP 8932389 A JP8932389 A JP 8932389A JP 8932389 A JP8932389 A JP 8932389A JP H02267931 A JPH02267931 A JP H02267931A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
SOI(Semiconductor or 5ili
con on In5ulator)構造の製造方法に
関し。[Detailed description of the invention] [Summary] SOI (Semiconductor or 5ili
Concerning a method for manufacturing a con on inductor structure.
横方向固相成長法でSO■構造を形成する際に。When forming SO■ structure by lateral solid phase growth method.
再結晶化時の温度制御が円滑に行えるようにして。Enables smooth temperature control during recrystallization.
広い範囲で結晶性のよい単結晶層を得ることを目的とし
。The aim is to obtain a single crystal layer with good crystallinity over a wide range.
単結晶基板(1)上に絶縁層(2)を被着し、該絶縁層
に耐酸化性の第1マスクパターン(4)を形成し、該基
板を選択熱酸化し、該第1マスクパターンを除去する工
程と、該絶縁層の凹部の平坦面に耐酸化性の第2マスク
パターン(5)を形成し、該基板を選択熱酸化し、該第
2マスクパターンを除去する工程と、上記工程を繰り返
して、該絶縁層の凹部の平坦面の面積が漸減して所定の
大きさになるまで行い、その後該平坦面上の該絶縁層を
開ロしてシード部(6)を形成する工程と、該シード部
を覆って該絶縁層上に非単結晶層(3)を成長し。An insulating layer (2) is deposited on a single crystal substrate (1), an oxidation-resistant first mask pattern (4) is formed on the insulating layer, and the substrate is selectively thermally oxidized to form the first mask pattern. forming an oxidation-resistant second mask pattern (5) on the flat surface of the recess of the insulating layer, selectively thermally oxidizing the substrate, and removing the second mask pattern; The process is repeated until the area of the flat surface of the concave portion of the insulating layer gradually decreases to a predetermined size, and then the insulating layer on the flat surface is opened to form a seed portion (6). step, growing a non-single crystal layer (3) on the insulating layer, covering the seed portion.
シード部上の非単結晶層にエネルギビームを照射し、横
方向に走査して該非単結晶層を再結晶化する工程とを有
するように構成する。irradiating the non-single-crystal layer on the seed portion with an energy beam and recrystallizing the non-single-crystal layer by scanning in the lateral direction.
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特にSol構造
の製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method for manufacturing a Sol structure.
近年1半導体装置の高集積化に伴う素子の微細化により
CMOS IC,3次元IC等にSol構造が利用され
ている。In recent years, the Sol structure has been used in CMOS ICs, three-dimensional ICs, etc. due to the miniaturization of elements accompanying the increase in the degree of integration of semiconductor devices.
〔従来の技術]
従来のSol構造形成技術の1つに、単結晶基板に一部
が接し、他は絶縁層上に形成された非単結晶層をレーザ
照射や輻射線照射による加熱により。[Prior Art] One of the conventional Sol structure formation techniques is to heat a non-single crystal layer, which is partially in contact with a single crystal substrate and the rest is formed on an insulating layer, by laser irradiation or radiation irradiation.
単結晶基板に接したシード部から横方向に再結晶化させ
る横方向固相成長法がある。There is a lateral solid phase growth method in which recrystallization is performed in the lateral direction from a seed portion in contact with a single crystal substrate.
この方法においては、絶縁層上に広い領域にわたり単結
晶層を得るためには再結晶化時の表面温度の分布を制御
する必要がある。In this method, it is necessary to control the surface temperature distribution during recrystallization in order to obtain a single crystal layer over a wide area on the insulating layer.
第2図は従来例による横方向固相成長法を説明する断面
図である。FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a conventional lateral solid phase growth method.
図において、単結晶基板l上にシード部を開口した絶縁
層2を形成し、基板上全面に多結晶又は非晶質の非単結
晶層3を成長する。In the figure, an insulating layer 2 with a seed portion opened is formed on a single crystal substrate l, and a polycrystalline or amorphous non-single crystal layer 3 is grown over the entire surface of the substrate.
次いで、非単結晶層3にシード部よりレーザビーム等の
エネルギビームを照射してこの層を再結晶化し、ビーム
を絶縁層2上に形成された非単結晶層3上に走査して、
この層を順次再結晶化していく。Next, the non-single crystal layer 3 is irradiated with an energy beam such as a laser beam from the seed part to recrystallize this layer, and the beam is scanned over the non-single crystal layer 3 formed on the insulating layer 2.
This layer is successively recrystallized.
この際、シード部における絶縁層2の開口はりソグラフ
ィによるバターニングで形成され1段差は急峻である。At this time, the opening of the insulating layer 2 in the seed portion is formed by patterning using lithography, and one level difference is steep.
〔発明が解決しようとする課題]
ところが、シード部から絶縁層上に結晶成長する過程に
おいて、絶縁層の膜厚変化が急峻で十分な表面温度の制
御ができないで、単結晶化の領域が広く得られなかった
。[Problems to be Solved by the Invention] However, during the process of crystal growth from the seed portion onto the insulating layer, the film thickness of the insulating layer changes rapidly and the surface temperature cannot be adequately controlled, resulting in a wide single crystal region. I couldn't get it.
本発明は横方向固相成長法でSol構造を形成する際に
、再結晶化時の表面温度の制御が円滑に行えるようにし
て、広い範囲で結晶性のよい単結晶層を得ることを目的
とする。The purpose of the present invention is to obtain a single crystal layer with good crystallinity over a wide range by smoothly controlling the surface temperature during recrystallization when forming a Sol structure by lateral solid phase epitaxy. shall be.
〔課題を解決するための手段]
上記課題の解決は、単結晶基板(1)上に絶縁層(2)
を被着し、該絶縁層に耐酸化性の第1マスクパターン(
4)を形成し、該基板を選択熱酸化し該第1マスクパタ
ーンを除去する工程と、該絶縁層の凹部の平坦面に耐酸
化性の第2マスクパターン(5)を形成し、該基板を選
択熱酸化し、該第2マスクパターンを除去する工程と、
上記工程を繰り返して、該絶縁層の凹部の平坦面の面積
が漸減して所定の大きさになるまで行い、その後該平坦
面上の該絶縁層を開口してシード部(6)を形成する工
程と、該シード部を覆って該絶縁層上に非単結晶層(3
)を成長し、シード部上の非単結晶層にエネルギビーム
を照射し、横方向に走査して該非単結晶層を再結晶化す
る工程とを有する半導体装置の製造方法により達成され
る。[Means for solving the problem] The solution to the above problem is to form an insulating layer (2) on a single crystal substrate (1).
, and an oxidation-resistant first mask pattern (
4), selectively thermally oxidizing the substrate to remove the first mask pattern; forming an oxidation-resistant second mask pattern (5) on the flat surface of the recess of the insulating layer; selectively thermally oxidizing and removing the second mask pattern;
The above steps are repeated until the area of the flat surface of the concave portion of the insulating layer gradually decreases to a predetermined size, and then the insulating layer on the flat surface is opened to form a seed portion (6). step, and a non-single crystal layer (3
), irradiating the non-single-crystal layer on the seed portion with an energy beam, and recrystallizing the non-single-crystal layer by scanning in the lateral direction.
本発明は、基板上の同一領域に形成する耐酸化マスクを
漸次小さくして行う繰り返し選択酸化を用いて、単結晶
に接するシード部から離れるに従って絶縁層の厚さを漸
増させることによって、再結晶時の表面温度に勾配をつ
け、シード部と絶縁層との境界で急激な温度変化が起こ
らないようにして、再結晶化条件を向上させたものであ
る。The present invention uses repeated selective oxidation that is performed by gradually reducing the oxidation-resistant mask formed in the same area on the substrate, and gradually increases the thickness of the insulating layer as it moves away from the seed part in contact with the single crystal. This method improves the recrystallization conditions by creating a gradient in the surface temperature at the time of heating and preventing sudden temperature changes from occurring at the boundary between the seed portion and the insulating layer.
第1図(1)〜(6)は本発明の一実施例による横方向
固相成長法を説明する断面図である。FIGS. 1 (1) to (6) are cross-sectional views illustrating a lateral solid phase growth method according to an embodiment of the present invention.
第1図(1)において、単結晶基板1として単結晶Si
基板を用い、この上に絶縁層2として厚さ500人のS
i02層を形成する。In FIG. 1 (1), a single crystal substrate 1 is made of single crystal Si.
A substrate is used, and an insulating layer 2 with a thickness of 500 mm is applied on top of the substrate.
Form an i02 layer.
次に、気相成長(CVD)法を用いて絶縁層2上全面に
Si、N4層を成長し、この層をパターニングしてシー
ド部を含んで残し、耐酸化性の第1マスクパターン4と
して5iJnパターンを形成する。Next, a Si and N4 layer is grown on the entire surface of the insulating layer 2 using a vapor phase epitaxy (CVD) method, and this layer is patterned to leave a seed part included, as an oxidation-resistant first mask pattern 4. 5iJn pattern is formed.
第1図(2)において、第1マスクパターン4をマスク
にして、基板をウェット熱酸化して絶縁層2の厚さ(両
側の平坦部)を3000人にする。In FIG. 1(2), using the first mask pattern 4 as a mask, the substrate is subjected to wet thermal oxidation to make the thickness of the insulating layer 2 (flat portions on both sides) 3000 mm.
次に、第1マスクパターン4を熱燐酸により除去する。Next, the first mask pattern 4 is removed using hot phosphoric acid.
第1図(3)において、絶縁層2の凹部の平坦面に第2
マスクパターン5として5iJnパターンを形成する。In FIG. 1 (3), a second
A 5iJn pattern is formed as a mask pattern 5.
この際、第2マスクパターン5は第1マスクパターン4
より小さく且つシード部を含んで形成されることになる
。At this time, the second mask pattern 5 is the same as the first mask pattern 4.
It is smaller and includes a seed portion.
第1 図(4)において、第2マスクパターン5をマス
クにして、基板をウェット熱酸化して絶縁層2の厚さ(
両側の平坦部)を5000人にする。In FIG. 1 (4), using the second mask pattern 5 as a mask, the substrate is wet thermally oxidized to reduce the thickness (
5,000 people (flat areas on both sides).
次に、第2マスクパターン5を熱燐酸により除去する。Next, the second mask pattern 5 is removed using hot phosphoric acid.
以下、上記工程を繰り返して絶縁層2の凹部の平坦面が
シード部の大きさと一致するまで行い(この場合両側の
平坦部の厚さ1μm)t シード部上の絶縁層を除去
し、基板表面を露出する。Thereafter, the above steps are repeated until the flat surface of the concave portion of the insulating layer 2 matches the size of the seed portion (in this case, the thickness of the flat portions on both sides is 1 μm).The insulating layer on the seed portion is removed, and the substrate surface is to expose.
この工程の繰り返しにより、絶縁N2の膜厚に緩やかな
勾配を持たせることができる。By repeating this process, the thickness of the insulation N2 can be given a gentle gradient.
第1図(5)において、 CVD法を用いて、シード部
6を覆って絶縁層2上に非単結晶層3として厚さ400
0人の多結晶珪素(ポリSi)層又は非晶質珪素(a−
5i )層を成長する。In FIG. 1 (5), a non-single crystal layer 3 with a thickness of 400 mm is formed on the insulating layer 2 covering the seed part 6 using the CVD method.
0 polycrystalline silicon (poly-Si) layer or amorphous silicon (a-
5i) Grow layers.
第1図(6)において、シード部6上の非単結晶層3に
CW(連続波)−Arレーザ光を照射し横方向に走査し
て、傾斜のついた絶縁層2上に単結晶層3Aを横方向に
成長する。In FIG. 1 (6), a CW (continuous wave)-Ar laser beam is irradiated to the non-single crystal layer 3 on the seed part 6 and scanned in the lateral direction to form a single crystal layer on the inclined insulating layer 2. Grow 3A laterally.
この際の再結晶化条件の一例は1次のようである。An example of the recrystallization conditions at this time is first order.
レーザパワー: 3−
ビーム径=10μm程度
(メルト幅12〜13μm)
ビーム走査速度: 150 mm/see基板温度:
500°C
次に1本発明の効果を示す数値例を従来例と対比して下
記の表に示す。Laser power: 3- Beam diameter = approximately 10 μm (melt width 12-13 μm) Beam scanning speed: 150 mm/see Substrate temperature:
500°C Next, numerical examples showing the effects of the present invention are shown in the table below in comparison with the conventional example.
結晶性 単結晶化された面積
(距離X幅)
従来例 多結晶核発生 4μm×10μm(結晶粒界
発生)
実施例 結晶亜粒界発生 10μm×12μmここで、
単結晶化された面積はシード部1個当たり、レーザが照
射された部分での値である。Crystallinity Single crystallized area (distance x width) Conventional example Polycrystalline nucleus generation 4 μm x 10 μm (grain boundary generation) Example Crystal subgrain boundary generation 10 μm x 12 μm Here,
The single crystallized area is the value of the laser irradiated area per seed part.
単結晶化された面積は走査方向の距離と溶融部の幅の積
で表され、レーザを走査させる前の照射時点で実施例は
従来例より大面積の単結晶化ができ、この領域を核とし
たレーザ走査により広い範囲で単結晶化ができるように
なった。The single crystallized area is expressed as the product of the distance in the scanning direction and the width of the molten part, and the embodiment can form a single crystal over a larger area than the conventional example at the time of irradiation before laser scanning, and this area is used as the nucleus. Single crystallization has become possible over a wide range by laser scanning.
〔発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、横方向固相成長法
でSOI構造を形成する際に、再結晶化時の表面温度の
制御が円滑に行えるようになり、広い範囲で結晶性のよ
い単結晶層を得ることができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, when forming an SOI structure by lateral solid phase epitaxy, the surface temperature during recrystallization can be smoothly controlled, and a wide range of A single crystal layer with good crystallinity can be obtained.
第1図(1)〜(6)は本発明の一実施例による横方向
固相成長法を説明する断面図。
第2図は従来例による横方向固相成長法を説明する断面
図である。
図において。
■は単結晶基板で単結晶Si基板。
2は絶縁層でSiO□層。
3は非単結晶層でポリSi層又はa−Si層。
3Aは単結晶層で単結晶Si層。
4は第1マスクパターンでSi3N4パターン。
5は第2マスクパターンで5ilN4パターン。
6はシード部
第1図(での1〕
6.シード部
實如例0断面図
第1図(活のZ)
第FIGS. 1 (1) to (6) are cross-sectional views illustrating a lateral solid phase growth method according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a conventional lateral solid phase growth method. In fig. ■ is a single crystal substrate, which is a single crystal Si substrate. 2 is an insulating layer, which is a SiO□ layer. 3 is a non-single crystal layer, which is a poly-Si layer or an a-Si layer. 3A is a single crystal layer, which is a single crystal Si layer. 4 is the first mask pattern, which is a Si3N4 pattern. 5 is the second mask pattern, which is a 5ilN4 pattern. 6 is the seed part Figure 1 (Part 1) 6. Seed part actual example 0 sectional view Figure 1 (Active Z)
Claims (1)
に耐酸化性の第1マスクパターン(4)を形成し、該基
板を選択熱酸化し、該第1マスクパターンを除去する工
程と、 該絶縁層の凹部の平坦面に耐酸化性の第2マスクパター
ン(5)を形成し、該基板を選択熱酸化し、該第2マス
クパターンを除去する工程と、 上記工程を繰り返して、該絶縁層の凹部の平坦面の面積
が漸減して所定の大きさになるまで行い、その後該平坦
面上の該絶縁層を開口してシード部(6)を形成する工
程と、 該シード部を覆って該絶縁層上に非単結晶層(3)を成
長し、シード部上の非単結晶層にエネルギビームを照射
し、横方向に走査して該非単結晶層を再結晶化する工程 とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。[Claims] An insulating layer (2) is deposited on a single crystal substrate (1), an oxidation-resistant first mask pattern (4) is formed on the insulating layer, and the substrate is selectively thermally oxidized. , removing the first mask pattern, forming an oxidation-resistant second mask pattern (5) on the flat surface of the recess of the insulating layer, selectively thermally oxidizing the substrate, and removing the second mask pattern. The removing step and the above steps are repeated until the area of the flat surface of the recess of the insulating layer gradually decreases to a predetermined size, and then the insulating layer on the flat surface is opened to form a seed portion ( 6), and growing a non-single crystal layer (3) on the insulating layer covering the seed part, irradiating the non-single crystal layer on the seed part with an energy beam and scanning it in the lateral direction. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of recrystallizing the non-single crystal layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8932389A JPH02267931A (en) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8932389A JPH02267931A (en) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | Manufacturing method of semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02267931A true JPH02267931A (en) | 1990-11-01 |
Family
ID=13967462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8932389A Pending JPH02267931A (en) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | Manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02267931A (en) |
-
1989
- 1989-04-07 JP JP8932389A patent/JPH02267931A/en active Pending
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