JPH026221B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH026221B2 JPH026221B2 JP56160642A JP16064281A JPH026221B2 JP H026221 B2 JPH026221 B2 JP H026221B2 JP 56160642 A JP56160642 A JP 56160642A JP 16064281 A JP16064281 A JP 16064281A JP H026221 B2 JPH026221 B2 JP H026221B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon film
- single crystal
- oxygen
- crystal silicon
- polycrystalline 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.)
- Expired
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P36/00—Gettering within semiconductor bodies
- H10P36/03—Gettering within semiconductor bodies within silicon bodies
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はレーザアニールによつて多結晶シリ
コンから単結晶シリコンへと構造変換された薄膜
内のプロセス誘起欠陥、重金属汚染などの効果的
にゲツターする新規な方法に関するものである。
コンから単結晶シリコンへと構造変換された薄膜
内のプロセス誘起欠陥、重金属汚染などの効果的
にゲツターする新規な方法に関するものである。
レーザアニール技術はデバイスパターンの微細
化に対応して、多結晶シリコン膜の低抵抗化（粒
径制御によつて）、シリコン基板裏面へレーザ照
射し積極的に転位を導入してシリコン基板内のバ
ルク微小欠陥や重金属ゲツターする、異種金属間
の相互反応促進・合金化・シリサイド化、多結晶
シリコンの単結晶シリコン化をはかるなどをはじ
めとして幅広い応用が期待され、基礎技術の開発
が活発にされている。
化に対応して、多結晶シリコン膜の低抵抗化（粒
径制御によつて）、シリコン基板裏面へレーザ照
射し積極的に転位を導入してシリコン基板内のバ
ルク微小欠陥や重金属ゲツターする、異種金属間
の相互反応促進・合金化・シリサイド化、多結晶
シリコンの単結晶シリコン化をはかるなどをはじ
めとして幅広い応用が期待され、基礎技術の開発
が活発にされている。
ところで、多結晶シリコンをレーザアニールで
融溶し単結晶化させる場合、大きな問題点が発生
する。これはビームアニール後に多数誘起される
転位群であり、アニール雰囲気からの重金属汚染
である。レーザアニールで形成された単結晶シリ
コン膜の表面に微細なデバイスを高密度に配置
し、かつ絶縁膜を介して単結晶シリコン膜を三次
元的に重層構造で重ね合わせ、それらを電気的に
相互結線して有機的に動作させる機能を有する新
しいデバイスを実現させるうえで上記の問題点の
解決は重要な技術的課題である。
融溶し単結晶化させる場合、大きな問題点が発生
する。これはビームアニール後に多数誘起される
転位群であり、アニール雰囲気からの重金属汚染
である。レーザアニールで形成された単結晶シリ
コン膜の表面に微細なデバイスを高密度に配置
し、かつ絶縁膜を介して単結晶シリコン膜を三次
元的に重層構造で重ね合わせ、それらを電気的に
相互結線して有機的に動作させる機能を有する新
しいデバイスを実現させるうえで上記の問題点の
解決は重要な技術的課題である。
従来、プロセス誘起欠陥、重金属汚染などデバ
イスの電気的特性を著しく低下させるものをデバ
イスの活性領域から効果的に除去する方法とし
て、シリコン単結晶基板の裏面へSiO2粒子を衝
突させる、シリコンに比べ硬度の高い材料で裏面
を機械的に研削する、イオンを注入するなどで意
識的に裏面へ加工歪み、転位を導入し、これらの
結晶欠陥でデバイスの活性領域に存在する微小欠
陥、汚染を捕獲するなどの手段が講じられてき
た。しかし、これらの方法はシリコン単結晶基板
内のデバイスに対しては有効であるがSiO2、
Al2O3、Si3N4などの絶縁膜上に形成された２層
目以上の単結晶シリコン膜内の結晶欠陥、重金属
汚染に対しては全く効果が無いことは明らかであ
る。
イスの電気的特性を著しく低下させるものをデバ
イスの活性領域から効果的に除去する方法とし
て、シリコン単結晶基板の裏面へSiO2粒子を衝
突させる、シリコンに比べ硬度の高い材料で裏面
を機械的に研削する、イオンを注入するなどで意
識的に裏面へ加工歪み、転位を導入し、これらの
結晶欠陥でデバイスの活性領域に存在する微小欠
陥、汚染を捕獲するなどの手段が講じられてき
た。しかし、これらの方法はシリコン単結晶基板
内のデバイスに対しては有効であるがSiO2、
Al2O3、Si3N4などの絶縁膜上に形成された２層
目以上の単結晶シリコン膜内の結晶欠陥、重金属
汚染に対しては全く効果が無いことは明らかであ
る。
また、シリコン単結晶の代表的育成方法である
チヨクラルスキー（CZ）法ではるつぼとして石
英で内張りされたグラフアイト材を用いることか
ら石英の構成元素である酸素がシリコン融液中に
溶けこみ、結果的に酸素が過剰に固溶したシリコ
ン単結晶ができ上る。この酸素はシリコンウエハ
の高温熱処理プロセスの過程で積層欠陥、析出物
へと変質しCCDの画像欠陥、ダイナミツクRAM
のリフレツシユ不良、接合耐圧の低下などをもた
らすので一般的には嫌われた存在である。しか
し、この酸素を逆に活用して酸素析出物をゲツタ
サイトとして活性領域の無欠陥化をはかるいわゆ
るイントリンシツクゲツタリング法が注目をあび
るに及び、酸素の利点が一転してクローズアツプ
されている。しかしこのイントリンシツクゲツタ
リング法は単結晶シリコン中に酸素が固溶限であ
る4.15×1017atoms／cm3以上含有されていてはじ
めてウエハプロセス適用可となる方法であつて、
極低酸素濃度であるFZ（Floatiny Zone）シリコ
ン結晶には本来適さないことは言うまでもない。
チヨクラルスキー（CZ）法ではるつぼとして石
英で内張りされたグラフアイト材を用いることか
ら石英の構成元素である酸素がシリコン融液中に
溶けこみ、結果的に酸素が過剰に固溶したシリコ
ン単結晶ができ上る。この酸素はシリコンウエハ
の高温熱処理プロセスの過程で積層欠陥、析出物
へと変質しCCDの画像欠陥、ダイナミツクRAM
のリフレツシユ不良、接合耐圧の低下などをもた
らすので一般的には嫌われた存在である。しか
し、この酸素を逆に活用して酸素析出物をゲツタ
サイトとして活性領域の無欠陥化をはかるいわゆ
るイントリンシツクゲツタリング法が注目をあび
るに及び、酸素の利点が一転してクローズアツプ
されている。しかしこのイントリンシツクゲツタ
リング法は単結晶シリコン中に酸素が固溶限であ
る4.15×1017atoms／cm3以上含有されていてはじ
めてウエハプロセス適用可となる方法であつて、
極低酸素濃度であるFZ（Floatiny Zone）シリコ
ン結晶には本来適さないことは言うまでもない。
イントリンシツクゲツタリングの物理的メカニ
ズムを考えれば、既に述べた絶縁膜上の単結晶シ
リコン膜も酸素フリーでありFZ結晶のケースと
同様に単純にイントリンシツクゲツタリングを採
用するわけにはいかない。
ズムを考えれば、既に述べた絶縁膜上の単結晶シ
リコン膜も酸素フリーでありFZ結晶のケースと
同様に単純にイントリンシツクゲツタリングを採
用するわけにはいかない。
本発明は既に詳細に述べた従来のデバイス形成
技術の難点を克服するためになされたもので、絶
縁膜上に形成された単結晶シリコン膜においても
ゲツタリングの効果をもたせることのできる新し
いゲツタリング方法を提供することを目的として
いる。
技術の難点を克服するためになされたもので、絶
縁膜上に形成された単結晶シリコン膜においても
ゲツタリングの効果をもたせることのできる新し
いゲツタリング方法を提供することを目的として
いる。
以下、この発明の一実施例について図で説明す
る。第１図において、シリコン単結晶基板１に接
して形成された絶縁膜２の上に多結晶シリコン膜
３がデポジシヨンされている。この多結晶シリコ
ン膜３へ高ドーズの酸素イオン４、ここでは同位
体存在比の高い 16Oを全面に均一に注入する。
次いで第２図の如く多結晶シリコン膜３へ高出力
のレーザ５、たとえばCWのArレーザやYAG
（Nd）レーザを光学的に細く絞つて全面に照射す
る。これに伴ない多結晶シリコン膜３は単結晶シ
リコン膜６へと構造変換されるとともに既に注入
されていた酸素イオンは単結晶シリコン膜６内へ
と均一に拡散される。更に、第３図の如く上述の
単結晶シリコン膜６へ、単結晶化の条件とは異な
る出力のレーザ５′を同様に照射する。これによ
つて単結晶シリコン膜の最表面に存在していた酸
素は雰囲気中へ外部拡散され酸素フリーの領域７
が単結晶シリコン膜６の表面に形成される。最後
に第４図の如く単結晶シリコン膜を600〜800℃の
非酸化性雰囲気で低温アニールし、単結晶シリコ
ン膜６内に酸素析出物を核とした微小欠陥発生領
域８と無欠陥領域９を同時に形成する。このよう
に、デバイスが形成される活性領域のみを無欠陥
化し、もし活性領域に極微小の残留結晶欠陥が新
たに発生したり、重金属汚染があつても内部に高
密度に発生させた微小欠陥でこれらを効果的にゲ
ツタできる。
る。第１図において、シリコン単結晶基板１に接
して形成された絶縁膜２の上に多結晶シリコン膜
３がデポジシヨンされている。この多結晶シリコ
ン膜３へ高ドーズの酸素イオン４、ここでは同位
体存在比の高い 16Oを全面に均一に注入する。
次いで第２図の如く多結晶シリコン膜３へ高出力
のレーザ５、たとえばCWのArレーザやYAG
（Nd）レーザを光学的に細く絞つて全面に照射す
る。これに伴ない多結晶シリコン膜３は単結晶シ
リコン膜６へと構造変換されるとともに既に注入
されていた酸素イオンは単結晶シリコン膜６内へ
と均一に拡散される。更に、第３図の如く上述の
単結晶シリコン膜６へ、単結晶化の条件とは異な
る出力のレーザ５′を同様に照射する。これによ
つて単結晶シリコン膜の最表面に存在していた酸
素は雰囲気中へ外部拡散され酸素フリーの領域７
が単結晶シリコン膜６の表面に形成される。最後
に第４図の如く単結晶シリコン膜を600〜800℃の
非酸化性雰囲気で低温アニールし、単結晶シリコ
ン膜６内に酸素析出物を核とした微小欠陥発生領
域８と無欠陥領域９を同時に形成する。このよう
に、デバイスが形成される活性領域のみを無欠陥
化し、もし活性領域に極微小の残留結晶欠陥が新
たに発生したり、重金属汚染があつても内部に高
密度に発生させた微小欠陥でこれらを効果的にゲ
ツタできる。
なお上記実施例では多結晶シリコンを単結晶化
させる熱源としてレーザを用いたが、代りに電子
ビームを適用しても同様の効果は得られる。
させる熱源としてレーザを用いたが、代りに電子
ビームを適用しても同様の効果は得られる。
以上のように本発明によれば、三次元素子を構
成する単結晶シリコン層のゲツタリングも可能と
なりデバイス特性の向上が一段と容易となる。
成する単結晶シリコン層のゲツタリングも可能と
なりデバイス特性の向上が一段と容易となる。
第１図〜第４図は本発明の一実施例を説明する
ための概略断面図である。 図において、１はシリコン単結晶板、２は絶縁
膜、３は多結晶シリコン膜、４は酸素イオン、
５，５′はレーザ、６は単結晶シリコン膜、７は
酸素が外部拡散した単結晶シリコン膜、８は微小
欠陥発生領域、９は無欠陥領域である。
ための概略断面図である。 図において、１はシリコン単結晶板、２は絶縁
膜、３は多結晶シリコン膜、４は酸素イオン、
５，５′はレーザ、６は単結晶シリコン膜、７は
酸素が外部拡散した単結晶シリコン膜、８は微小
欠陥発生領域、９は無欠陥領域である。
Claims (1)
- １ レーザアニールによつて多結晶シリコン膜か
ら単結晶シリコン膜へと構造変換された薄膜内の
プロセス誘起欠陥、重金属汚染などをゲツタリン
グする方法において、レーザアニールする前に多
結晶シリコン膜に所望の加速電圧で酸素イオンを
注入する工程、レーザを上記多結晶シリコン膜に
照射するとともに、多結晶を単結晶化させ、かつ
固溶限以上の酸素を単結晶シリコン膜内に拡散さ
せる工程、レーザを上記単結晶シリコン膜の極表
面に照射し前記の酸素を外部拡散させる工程、上
記単結晶シリコン膜を600〜800℃の非酸化性雰囲
気で低温アニールし単結晶シリコン膜の表面に無
欠陥層を形成させる工程を含むことを特徴とする
結晶欠陥のゲツタリング法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56160642A JPS5860544A (ja) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | 結晶欠陥のゲツタリング法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56160642A JPS5860544A (ja) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | 結晶欠陥のゲツタリング法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5860544A JPS5860544A (ja) | 1983-04-11 |
| JPH026221B2 true JPH026221B2 (ja) | 1990-02-08 |
Family
ID=15719342
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56160642A Granted JPS5860544A (ja) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | 結晶欠陥のゲツタリング法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5860544A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0795550B2 (ja) * | 1986-02-04 | 1995-10-11 | 富士通株式会社 | 半導体装置 |
| JPH10256261A (ja) * | 1997-03-12 | 1998-09-25 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1981
- 1981-10-06 JP JP56160642A patent/JPS5860544A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5860544A (ja) | 1983-04-11 |
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