JPH02267931A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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。

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。

横方向固相成長法でＳＯ■構造を形成する際に。

再結晶化時の温度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し
。

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。

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。

〔産業上の利用分野〕

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。

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。

〔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。

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。

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。

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、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。

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。

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。

〔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
。

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。

〔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。

〔作用〕

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。

〔実施例〕

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。

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。

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。

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。

次に、第１マスクパターン４を熱燐酸により除去する。

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。

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
。

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。

次に、第２マスクパターン５を熱燐酸により除去する。

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。

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。

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。

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。

この際の再結晶化条件の一例は１次のようである。

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。

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。

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。

〔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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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 とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。