JPH0235451B2 - - Google Patents
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- JPH0235451B2 JPH0235451B2 JP57018667A JP1866782A JPH0235451B2 JP H0235451 B2 JPH0235451 B2 JP H0235451B2 JP 57018667 A JP57018667 A JP 57018667A JP 1866782 A JP1866782 A JP 1866782A JP H0235451 B2 JPH0235451 B2 JP H0235451B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- irradiation
- start position
- deflector
- substrate
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
- C30B13/16—Heating of the molten zone
- C30B13/22—Heating of the molten zone by irradiation or electric discharge
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(a) 発明の技術分野
本発明は絶縁物上に設けられた非単結晶半導体
層を、電子ビーム照射により単結晶化する半導体
装置の製造方法に関する (b) 従来技術と問題点 表面が例えば二酸化シリコン（SiO2）などの
絶縁物よりなる基板上に、多結晶シリコンもしく
は非晶質シリコンすなわち非単結晶シリコンより
なる半導体層を設け、該非単結晶シリコン層を単
結晶化して、半導体素子を形成する半導体装置の
製造方法が既に知られている。
層を、電子ビーム照射により単結晶化する半導体
装置の製造方法に関する (b) 従来技術と問題点 表面が例えば二酸化シリコン（SiO2）などの
絶縁物よりなる基板上に、多結晶シリコンもしく
は非晶質シリコンすなわち非単結晶シリコンより
なる半導体層を設け、該非単結晶シリコン層を単
結晶化して、半導体素子を形成する半導体装置の
製造方法が既に知られている。
この種の半導体装置の製造方法において、非単
結晶シリコン層を単結晶化する方法としては、通
常、電子ビームもしくはレーザ光等のエネルギ線
ビームを照射することにより、非単結晶シリコン
を加熱融解して、結晶を液相エピタキシヤル成長
せしめることが行われている。
結晶シリコン層を単結晶化する方法としては、通
常、電子ビームもしくはレーザ光等のエネルギ線
ビームを照射することにより、非単結晶シリコン
を加熱融解して、結晶を液相エピタキシヤル成長
せしめることが行われている。
前記のエネルギ線ビーム照射による単結晶形成
法に就いて既に多くの方法が提案されているが、
これには多くの問題が残されている。
法に就いて既に多くの方法が提案されているが、
これには多くの問題が残されている。
まず、単結晶化しようとする非単結晶シリコン
領域が、照射に使用するビーム径より大きい場合
には、該非単結晶領域をエネルギ線ビームにより
走査することが必要となる。この走査を第１図に
示す如く、左より右に到る横方向の走査線を順次
縦方向に送る通常の方式とした場合に、縦方向の
ビーム送りピツチ間隔と等しい間隔を有する第１
図中符号１で示す横縞状をなす結晶不整合もしく
は多結晶部、更には表面の凹凸等が含まれる結果
となる。
領域が、照射に使用するビーム径より大きい場合
には、該非単結晶領域をエネルギ線ビームにより
走査することが必要となる。この走査を第１図に
示す如く、左より右に到る横方向の走査線を順次
縦方向に送る通常の方式とした場合に、縦方向の
ビーム送りピツチ間隔と等しい間隔を有する第１
図中符号１で示す横縞状をなす結晶不整合もしく
は多結晶部、更には表面の凹凸等が含まれる結果
となる。
この場合には、これらの横縞状の部分１を避け
て半導体素子を形成することが必要となり、パタ
ーン形成が大幅に制限されることとなる。
て半導体素子を形成することが必要となり、パタ
ーン形成が大幅に制限されることとなる。
また、前述の場合もしくは、予め非単結晶シリ
コン領域を島状に分離してエネルギ線ビーム照射
により各非単結晶領域毎に単結晶化を行う場合に
おいても、シリコン融解後の結晶成長の核が相互
に無関係に複数個所に発生した場合には、再結晶
後に多結晶となり単結晶化の目的を達成し難い。
従つて結晶成長の核の発生を制御することが必要
である。
コン領域を島状に分離してエネルギ線ビーム照射
により各非単結晶領域毎に単結晶化を行う場合に
おいても、シリコン融解後の結晶成長の核が相互
に無関係に複数個所に発生した場合には、再結晶
後に多結晶となり単結晶化の目的を達成し難い。
従つて結晶成長の核の発生を制御することが必要
である。
(c) 発明の目的
本発明は、表面が絶縁物よりなる基体上に設け
られた非単結晶半導体層を単結晶化する半導体装
置の製造方法において、該非単結晶半導体層の上
に画定された複数の所要領域毎に、結晶成長の開
始位置を制御しつつ単結晶化する半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
られた非単結晶半導体層を単結晶化する半導体装
置の製造方法において、該非単結晶半導体層の上
に画定された複数の所要領域毎に、結晶成長の開
始位置を制御しつつ単結晶化する半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
(d) 発明の構成
本発明の前記目的は、非結晶半導体層上に画定
された複数の領域の一つの内部に定められた照射
開始位置に対し電子ビームを照射して該照射開始
位置における該非結晶半導体層を溶融し、次い
で、該照射開始位置を周回しつつ、次第に当該領
域の周辺部に向かつて移動するように該電子ビー
ムを走査することにより、該非結晶半導体層を該
照射開始位置に始まり当該領域内全体にわたつて
選択的に単結晶化する工程と、前記工程を他の該
領域に対して施行する工程を含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法により達成される。
された複数の領域の一つの内部に定められた照射
開始位置に対し電子ビームを照射して該照射開始
位置における該非結晶半導体層を溶融し、次い
で、該照射開始位置を周回しつつ、次第に当該領
域の周辺部に向かつて移動するように該電子ビー
ムを走査することにより、該非結晶半導体層を該
照射開始位置に始まり当該領域内全体にわたつて
選択的に単結晶化する工程と、前記工程を他の該
領域に対して施行する工程を含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法により達成される。
(e) 発明の実施例
以下本発明を実施例により図面を参照して具体
的に説明する。
的に説明する。
第２図は半導体集積回路について本発明の一実
施例のパターンを示す平面図である。図において
１１は非単結晶半導体層の表面にエツチングされ
た位置決め指標、１２はチツプ１個の有効範囲、
１３はトランジスタ群等が形成される領域を示
す。この領域１３は例えば一辺が１mm程度以下の
矩形であり、本実施例においては、この領域１３
毎に単結晶化を以下に説明する如く実施した。
施例のパターンを示す平面図である。図において
１１は非単結晶半導体層の表面にエツチングされ
た位置決め指標、１２はチツプ１個の有効範囲、
１３はトランジスタ群等が形成される領域を示
す。この領域１３は例えば一辺が１mm程度以下の
矩形であり、本実施例においては、この領域１３
毎に単結晶化を以下に説明する如く実施した。
基体上に絶縁層を介して設けられている非単結
晶シリコン面上に、位置決め指標１１を形成した
後に電子ビーム照射処理装置に装着する。位置決
め指標１１により、基体のＸ，Ｙ方向及び回転の
位置合せ及び拡大もしくは縮少率を調整する。
晶シリコン面上に、位置決め指標１１を形成した
後に電子ビーム照射処理装置に装着する。位置決
め指標１１により、基体のＸ，Ｙ方向及び回転の
位置合せ及び拡大もしくは縮少率を調整する。
本実施例においては照射する電子ビームの偏向
を２段階で行つている。すなわち、第一偏向器に
より電子ビームを、単結晶化させる領域内の単結
晶成長を開始させる位置すなわち電子ビーム照射
開始位置に偏向させる。更に第二偏向器は電子ビ
ームに前記照射開始位置を基準としてこれを周回
しつつ、次第に照射開始位置より遠ざける偏向を
与えるものである。第３図は連続して第ｎ及び第
ｎ＋１領域に電子ビーム照射を行う場合を模式的
に表わしているが、第二偏向器による偏向の大き
さは第一偏向器のそれより拡大して表わされてい
る。
を２段階で行つている。すなわち、第一偏向器に
より電子ビームを、単結晶化させる領域内の単結
晶成長を開始させる位置すなわち電子ビーム照射
開始位置に偏向させる。更に第二偏向器は電子ビ
ームに前記照射開始位置を基準としてこれを周回
しつつ、次第に照射開始位置より遠ざける偏向を
与えるものである。第３図は連続して第ｎ及び第
ｎ＋１領域に電子ビーム照射を行う場合を模式的
に表わしているが、第二偏向器による偏向の大き
さは第一偏向器のそれより拡大して表わされてい
る。
本実施例においては、後に説明する如く第一偏
向器は電磁偏向、第二偏向器は静電偏向であり、
第二偏向器には基本周波数40MHzの偏向電圧を印
加した。偏向電圧の波形及振幅は単結晶化する領
域の形状に応じて適当なものを選択する。
向器は電磁偏向、第二偏向器は静電偏向であり、
第二偏向器には基本周波数40MHzの偏向電圧を印
加した。偏向電圧の波形及振幅は単結晶化する領
域の形状に応じて適当なものを選択する。
第４図ａ乃至ｃは非単結晶シリコン領域面上の
電子ビーム照射の状況を示す模式平面図であり、
一辺500μｍの正方形の領域の中央を電子ビーム
照射開始位置として、直径100μｍの電子ビーム
（断面形状の例を円形で示す）が正方形走査を行
いつつ照射開始位置より次第に遠ざかる例を示
し、第４図ａは照射開始直後、第４図ｂは照射開
始より若干の時間経過後、第４図ｃは更に時間が
経過した後の状況を示す。
電子ビーム照射の状況を示す模式平面図であり、
一辺500μｍの正方形の領域の中央を電子ビーム
照射開始位置として、直径100μｍの電子ビーム
（断面形状の例を円形で示す）が正方形走査を行
いつつ照射開始位置より次第に遠ざかる例を示
し、第４図ａは照射開始直後、第４図ｂは照射開
始より若干の時間経過後、第４図ｃは更に時間が
経過した後の状況を示す。
また、第５図ａ乃至ｃは、第４図ａ乃至ｃにそ
れぞれ対応して、第４図ａ乃至ｃの断面Ｙ−
Y′上の温度分布を示し、図中点線は非単結晶
シリコンの融解温度、点線は融解したシリコン
の結晶化温度を示す。
れぞれ対応して、第４図ａ乃至ｃの断面Ｙ−
Y′上の温度分布を示し、図中点線は非単結晶
シリコンの融解温度、点線は融解したシリコン
の結晶化温度を示す。
電子ビーム照射開始直後においては、第４図ａ
に示す如く電子ビームは照射開始位置の近傍にあ
つて、温度は第５図ａの如く分布し、非単結晶シ
リコンの融点以上の部分は融解している。
に示す如く電子ビームは照射開始位置の近傍にあ
つて、温度は第５図ａの如く分布し、非単結晶シ
リコンの融点以上の部分は融解している。
電子ビームの第二偏向電圧は高周波であつて、
電子ビームの一走査周期毎の照射位置のずれは、
第４図ｂ中に破線と実線の円で示すよりも更に僅
かではあるが、照射開始より若干の時間が経過す
れば、電子ビームは照射開始位置を外れるように
なり、第５図ｂに示す如く照射開始位置の温度が
急激に低下し、その中心が結晶化温度に最初に到
達して結晶となり、ここより結晶が周囲に向つて
成長する。
電子ビームの一走査周期毎の照射位置のずれは、
第４図ｂ中に破線と実線の円で示すよりも更に僅
かではあるが、照射開始より若干の時間が経過す
れば、電子ビームは照射開始位置を外れるように
なり、第５図ｂに示す如く照射開始位置の温度が
急激に低下し、その中心が結晶化温度に最初に到
達して結晶となり、ここより結晶が周囲に向つて
成長する。
時間の経過とともに電子ビームの照射位置は第
４図ｃに示す如く次第に領域の周辺に近づき、温
度は第５図ｃに示す如く分布して、照射開始位置
の中心から開始された結晶化は次第に領域の周辺
に及んで領域全部の電子ビーム照射が終了すれ
ば、全領域が単結晶化される。
４図ｃに示す如く次第に領域の周辺に近づき、温
度は第５図ｃに示す如く分布して、照射開始位置
の中心から開始された結晶化は次第に領域の周辺
に及んで領域全部の電子ビーム照射が終了すれ
ば、全領域が単結晶化される。
前記実施例においては、非単結晶シリコンが形
成されている基板について特別の限定を要せず、
また、単結晶成長を開始させる位置を単に単結晶
化しようとする領域の中心としたが、非単結晶シ
リコン層がSiO2等の絶縁層を介して単結晶シリ
コン基板上に形成されている場合等においては、
中間の絶縁の絶縁層に予め例えば直径10乃至20μ
ｍ程度の開口を設けて非単結晶シリコン層を形成
し、この位置より電子ビーム照射を開始すること
により、本発明の方法により形成される単結晶領
域の結晶を、基板の単結晶に整合させることが可
能である。
成されている基板について特別の限定を要せず、
また、単結晶成長を開始させる位置を単に単結晶
化しようとする領域の中心としたが、非単結晶シ
リコン層がSiO2等の絶縁層を介して単結晶シリ
コン基板上に形成されている場合等においては、
中間の絶縁の絶縁層に予め例えば直径10乃至20μ
ｍ程度の開口を設けて非単結晶シリコン層を形成
し、この位置より電子ビーム照射を開始すること
により、本発明の方法により形成される単結晶領
域の結晶を、基板の単結晶に整合させることが可
能である。
また、前記の単結晶成長を開始させる位置およ
び絶縁層に開口を設ける位置は、単結晶化しよう
とする領域の中央に限られるものではなく、半導
体装置のパターンに応じて中央から偏位してもよ
い。この場合には第二偏向器に印加する電圧の振
幅を非対称形に伸長もしくは圧縮する。
び絶縁層に開口を設ける位置は、単結晶化しよう
とする領域の中央に限られるものではなく、半導
体装置のパターンに応じて中央から偏位してもよ
い。この場合には第二偏向器に印加する電圧の振
幅を非対称形に伸長もしくは圧縮する。
また第二偏向器に印加する偏向電圧の基本周波
数を、前記実施例では40MHzとしたが、この基本
周波数は1MHzから100MHz程度が望ましい。
数を、前記実施例では40MHzとしたが、この基本
周波数は1MHzから100MHz程度が望ましい。
本実施例に使用した電子ビーム照射処理装置の
概要を第６図に示す。第６図において２１及び２
１′が第一偏向器の主要部であつて、ダイナミツ
クフオーカス２２及びダイナミツクスライダ２３
は２１及び２１′による偏向を補正するために設
けられ、これらによつて、電磁偏向による第一偏
向器が構成される。また２４は第二偏向器の静電
偏向電極を示す。
概要を第６図に示す。第６図において２１及び２
１′が第一偏向器の主要部であつて、ダイナミツ
クフオーカス２２及びダイナミツクスライダ２３
は２１及び２１′による偏向を補正するために設
けられ、これらによつて、電磁偏向による第一偏
向器が構成される。また２４は第二偏向器の静電
偏向電極を示す。
本装置の第二偏向電圧波形形成部は、第一偏向
電流等と同様に、本処理装置の中央処理部により
制御される。
電流等と同様に、本処理装置の中央処理部により
制御される。
なお、前記電子ビーム照射処理装置は、第一偏
向器を電磁偏向、第二偏向器を静電偏向とした
が、これを静電偏向に統一して一体とし、前記第
一偏向電圧に、前記第二偏向の高周波偏向電圧を
電気的に重畳することによつても、同様の効果を
得ることができる。
向器を電磁偏向、第二偏向器を静電偏向とした
が、これを静電偏向に統一して一体とし、前記第
一偏向電圧に、前記第二偏向の高周波偏向電圧を
電気的に重畳することによつても、同様の効果を
得ることができる。
(f) 発明の効果
本発明は、表面が絶縁物よりなる基体上に設け
られた非単結晶半導体層を、所要の単結晶化させ
る領域毎に、結晶成長を開始させる位置を電子ビ
ーム照射開始位置とし、該照射開始位置を周回し
つつ、該照射開始位置より次第に遠ざかる走査軌
跡で電子ビーム照射を行うことにより、所定の結
晶開始位置より結晶を開始させて、所要の領域を
確実に単結晶化させる半導体装置の製造方法を提
供するものであり、基板等との結晶の整合も可能
であつて、三次元構造の半導体集積回路、SOI
（Silicon on Insulatig Substrate）構造の半導体
装置等の製造に大きい効果を有する。
られた非単結晶半導体層を、所要の単結晶化させ
る領域毎に、結晶成長を開始させる位置を電子ビ
ーム照射開始位置とし、該照射開始位置を周回し
つつ、該照射開始位置より次第に遠ざかる走査軌
跡で電子ビーム照射を行うことにより、所定の結
晶開始位置より結晶を開始させて、所要の領域を
確実に単結晶化させる半導体装置の製造方法を提
供するものであり、基板等との結晶の整合も可能
であつて、三次元構造の半導体集積回路、SOI
（Silicon on Insulatig Substrate）構造の半導体
装置等の製造に大きい効果を有する。
第１図は従来技術による実施例を示す平面図、
第２図は本発明の実施例のパターンを示す平面
図、第３図は本発明の実施例の電子ビーム偏向の
Ｘ，Ｙ成分を示す図、第４図ａ乃至ｃは電子ビー
ム照射の状況を示す模式平面図、第５図ａ乃至ｃ
は第４図ａ乃至ｃにそれぞれ対応する温度分布を
示す図、第６図は本発明の実施例に使用した電子
ビーム照射処理装置の概要を示す図である。 図において、１は結晶不整合線もしくは多結晶
部、１１は位置決め指標、１２はチツプの有効範
囲、１３はトランジスタ群形成領域、２１及び２
１′は第一偏向器の主要部、２２はダイナミツク
フオーカス、２３はダイナミツクスライダ、２４
は第二偏向器の電極を示す。
第２図は本発明の実施例のパターンを示す平面
図、第３図は本発明の実施例の電子ビーム偏向の
Ｘ，Ｙ成分を示す図、第４図ａ乃至ｃは電子ビー
ム照射の状況を示す模式平面図、第５図ａ乃至ｃ
は第４図ａ乃至ｃにそれぞれ対応する温度分布を
示す図、第６図は本発明の実施例に使用した電子
ビーム照射処理装置の概要を示す図である。 図において、１は結晶不整合線もしくは多結晶
部、１１は位置決め指標、１２はチツプの有効範
囲、１３はトランジスタ群形成領域、２１及び２
１′は第一偏向器の主要部、２２はダイナミツク
フオーカス、２３はダイナミツクスライダ、２４
は第二偏向器の電極を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 表面が絶縁物よりなる基板上に設けられた非
単結晶半導体層を単結晶化するに際し、 該基板を電子ビーム照射処理装置内に装着し、
該基板に設けられている位置合わせ指標に基づき
該照射処理装置と該基板との相対位置調整を行う
第１の工程と、 該非結晶半導体層上に画定された複数の領域の
一つの内部に定められた照射開始位置に対し電子
ビームを照射して該照射開始位置における該非結
晶半導体層を溶融し、次いで、該照射開始位置を
周回しつつ、次第に当該領域の周辺部に向かつて
移動するように該電子ビームを走査することによ
り、該非結晶半導体層を該照射開始位置に始まり
当該領域内全体にわたつて選択的に単結晶化する
第２の工程と、 前記第２の工程を他の該領域に対して施行する
第３の工程 とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1866782A JPS58135629A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1866782A JPS58135629A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58135629A JPS58135629A (ja) | 1983-08-12 |
| JPH0235451B2 true JPH0235451B2 (ja) | 1990-08-10 |
Family
ID=11977955
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1866782A Granted JPS58135629A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58135629A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61234034A (ja) * | 1985-04-10 | 1986-10-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体単結晶層の製造方法 |
| JPH0242717A (ja) * | 1988-08-03 | 1990-02-13 | Hitachi Ltd | エネルギービーム照射方法 |
| US5322589A (en) * | 1989-02-09 | 1994-06-21 | Fujitsu Limited | Process and apparatus for recrystallization of semiconductor layer |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55150238A (en) * | 1979-05-10 | 1980-11-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of irradiating laser beam |
-
1982
- 1982-02-08 JP JP1866782A patent/JPS58135629A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58135629A (ja) | 1983-08-12 |
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