JPH0311618A - 半導体の製造法 - Google Patents
半導体の製造法Info
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- JPH0311618A JPH0311618A JP14425489A JP14425489A JPH0311618A JP H0311618 A JPH0311618 A JP H0311618A JP 14425489 A JP14425489 A JP 14425489A JP 14425489 A JP14425489 A JP 14425489A JP H0311618 A JPH0311618 A JP H0311618A
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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】
［従来の技術］
非晶質絶縁物上に半導体電子素子のための半導体薄膜を
形成する方法は数多く報告されているが、近年高速デバ
イスの製作を目的とした大粒径多結晶薄膜の形成方法に
ついて特に報告が増えつつある。中でも代表的なものと
して、非晶質もしくは多結晶の半導体層をレーザーや棒
状ヒータ等の熱エネルギーによって溶融固化させ、ミリ
メートル程度もの大粒径の多結晶膜を得る方法（Ｓｉｎ
ｇｌｅ Ｃｒｙｓｔａｌ ５ｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｎｏ
ｎ−３ｉｎｇｌｅＣｒｙｓｊ、ａｌ Ｉｎ５ｕｌａｔ
ｏｒｓ−Ｊｏｕｒｎａｌ ［１１ＣｒｙｓＬａＧｒｏ
ｗｔｈ ｖｏｌ、６３．Ｎｏ、３，０ｃｔｏｂｅｒ
１９８３ ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｇ。
形成する方法は数多く報告されているが、近年高速デバ
イスの製作を目的とした大粒径多結晶薄膜の形成方法に
ついて特に報告が増えつつある。中でも代表的なものと
して、非晶質もしくは多結晶の半導体層をレーザーや棒
状ヒータ等の熱エネルギーによって溶融固化させ、ミリ
メートル程度もの大粒径の多結晶膜を得る方法（Ｓｉｎ
ｇｌｅ Ｃｒｙｓｔａｌ ５ｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｎｏ
ｎ−３ｉｎｇｌｅＣｒｙｓｊ、ａｌ Ｉｎ５ｕｌａｔ
ｏｒｓ−Ｊｏｕｒｎａｌ ［１１ＣｒｙｓＬａＧｒｏ
ｗｔｈ ｖｏｌ、６３．Ｎｏ、３，０ｃｔｏｂｅｒ
１９８３ ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｇ。
Ｗ、Ｃｕｌ １ｅｎ）等が挙げられる。また、非晶質の
Ｓｉを、Ｓｉ結晶核の発生する臨界温度付近（約６００
’Ｃ）て長時間（数十〜数百時間）熱処理して、数μｍ
大の平均粒径を有する多結晶薄膜を得る方法（Ｔ、Ｎｏ
ｇｕｃｈｉ、 Ｈ，Ｈａｙａｓｈｉ、旧０ｈｓｈ ｉｍ
ａ 、 Ｐｏ ］ ｙｓ ｉ Ｉ ｉ ｃｏｎａｎｄ
Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ、Ｂｏｓｔｏｎ １９８７．Ｍａ
ｓｔｅｒ、Ｒｅｓ、Ｓｏｃ。
Ｓｉを、Ｓｉ結晶核の発生する臨界温度付近（約６００
’Ｃ）て長時間（数十〜数百時間）熱処理して、数μｍ
大の平均粒径を有する多結晶薄膜を得る方法（Ｔ、Ｎｏ
ｇｕｃｈｉ、 Ｈ，Ｈａｙａｓｈｉ、旧０ｈｓｈ ｉｍ
ａ 、 Ｐｏ ］ ｙｓ ｉ Ｉ ｉ ｃｏｎａｎｄ
Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ、Ｂｏｓｔｏｎ １９８７．Ｍａ
ｓｔｅｒ、Ｒｅｓ、Ｓｏｃ。
Ｓｙｍｐ、Ｐｒｏｃ、Ｖｏｌ、１０６（Ｅｌｓｅｖｉｅ
ｒ ５ｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌ ｉｓｈｉｎｇ、Ｎｅｗ
Ｙｏｒｋ １９８Ｂ、 ｐ２９３） などが報告さ
れている。
ｒ ５ｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌ ｉｓｈｉｎｇ、Ｎｅｗ
Ｙｏｒｋ １９８Ｂ、 ｐ２９３） などが報告さ
れている。
これらの技術に対して非晶質体の任意の位置に核（成長
起点）を発生させて、その核より結晶成長させることに
よって、多結晶体の粒子サイスを制御する方法が、特公
昭６２−４４４０３号公報に記されている。この方法は
、非晶質体に核の発生を誘起させる物質のイオンを、任
意の位置の極めて微細な領域にイオン注入し、その後の
加熱によってイオン注入部分に単一の核を発生させ、そ
の核より結晶を成長させるものである。
起点）を発生させて、その核より結晶成長させることに
よって、多結晶体の粒子サイスを制御する方法が、特公
昭６２−４４４０３号公報に記されている。この方法は
、非晶質体に核の発生を誘起させる物質のイオンを、任
意の位置の極めて微細な領域にイオン注入し、その後の
加熱によってイオン注入部分に単一の核を発生させ、そ
の核より結晶を成長させるものである。
［発明か解決しようとしている課題］
しかしなから、上記従来例ては、レーザー等による薄膜
の溶融再結晶化と非晶質体を核発生温度付近て長時間ア
ニールする技術はいずれも得られた多結晶膜中の各フレ
インの大きさ（粒径）や形か制御されていないために、
その多結晶膜−トに形成されたテハイスは、その性能に
ばらつきを生ずる恐れかある。
の溶融再結晶化と非晶質体を核発生温度付近て長時間ア
ニールする技術はいずれも得られた多結晶膜中の各フレ
インの大きさ（粒径）や形か制御されていないために、
その多結晶膜−トに形成されたテハイスは、その性能に
ばらつきを生ずる恐れかある。
また、非晶質体の任意の位置に核発生を誘起させるイオ
ンを注入し・ その発生した核より結晶を覗長させる方
法においては、まず第１にイオン注入領域か極めて小さ
いために 通常のＩＣプロセスて用いられるようなフォ
トリングラフィ、エッチンダプロセスか使え唱、スルー
プウドか悪い恐れかあり 大面積化には向いていない恐
れかあるという欠点か指摘される。第２にこの方法は核
の発生後に第２加熱をして核成長させるものであるか、
その際に新たな核か発生してしまう確率か高く 核発生
の制御か困難である恐れかあることか指摘される、 そこで 本発明の目的は 前記 従来の課題を解決し、
結晶の粒径および結晶粒界 ざらに各村（フレイン）の
形か制御された結晶性半導体膜及びその形成方法を提供
することにある。
ンを注入し・ その発生した核より結晶を覗長させる方
法においては、まず第１にイオン注入領域か極めて小さ
いために 通常のＩＣプロセスて用いられるようなフォ
トリングラフィ、エッチンダプロセスか使え唱、スルー
プウドか悪い恐れかあり 大面積化には向いていない恐
れかあるという欠点か指摘される。第２にこの方法は核
の発生後に第２加熱をして核成長させるものであるか、
その際に新たな核か発生してしまう確率か高く 核発生
の制御か困難である恐れかあることか指摘される、 そこで 本発明の目的は 前記 従来の課題を解決し、
結晶の粒径および結晶粒界 ざらに各村（フレイン）の
形か制御された結晶性半導体膜及びその形成方法を提供
することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明に従って、非単結晶性の原種子と非晶質絶縁物材
料とを有する基体上に前記原種子の変質した単結晶性の
種結晶を配し、ついて該種結晶を覆い基体上に非単結晶
質半導体材料を堆積した後、加熱処理することにより固
相で結晶生長させることを特徴とする結晶性半導体膜の
形成方法及び該方法により得られ結晶性半導体膜か提供
される。
料とを有する基体上に前記原種子の変質した単結晶性の
種結晶を配し、ついて該種結晶を覆い基体上に非単結晶
質半導体材料を堆積した後、加熱処理することにより固
相で結晶生長させることを特徴とする結晶性半導体膜の
形成方法及び該方法により得られ結晶性半導体膜か提供
される。
本発明においては、まず基体上の任意の位置に単結晶性
の種結晶を配するため、例えば、ｉ）非単結晶性の原種
予成を任意の位置の部分を残して他の部分をエツチング
する際に、原種子が加熱により凝集して単一体になり得
るように後述する原種子の膜厚と大きさ（パターニンク
寸法）を選んてエツチングする。
の種結晶を配するため、例えば、ｉ）非単結晶性の原種
予成を任意の位置の部分を残して他の部分をエツチング
する際に、原種子が加熱により凝集して単一体になり得
るように後述する原種子の膜厚と大きさ（パターニンク
寸法）を選んてエツチングする。
】１）原種子を水素雰囲気中て加熱処理する。
の２過程を経る。
なお、本発明において、「原種子」とは、凝集により単
結晶性の種結晶となる非単結晶体（非晶質体または多結
晶体）である。
結晶性の種結晶となる非単結晶体（非晶質体または多結
晶体）である。
尚、本発明における「凝集」とは、物質の表面エネルギ
ーを最小にするため、もしくは内部応力を緩和するため
に 融点以下の温度て原子か移動することをいう。従っ
て、得られた凝集物は、表面エネルギーまたは内部応力
か緩和された結果、微細領域の膜から微細領域の半球状
にその外形を変化する。
ーを最小にするため、もしくは内部応力を緩和するため
に 融点以下の温度て原子か移動することをいう。従っ
て、得られた凝集物は、表面エネルギーまたは内部応力
か緩和された結果、微細領域の膜から微細領域の半球状
にその外形を変化する。
次に、このようにして形成された種結晶を起点として固
相て結晶成長させるため、例えば、種結晶を覆うように
基体上に非単結晶質（非晶質または多結晶質）半導体材
料を堆積させ、固相で結晶成長させる際に、核発生温度
Ｔ。と成長開始温度Ｔ６どの間には、 Ｔ、＞Ｔ、。
相て結晶成長させるため、例えば、種結晶を覆うように
基体上に非単結晶質（非晶質または多結晶質）半導体材
料を堆積させ、固相で結晶成長させる際に、核発生温度
Ｔ。と成長開始温度Ｔ６どの間には、 Ｔ、＞Ｔ、。
なる関係かあることに基き 非単結晶質半導体材材中に
新たな俵か発生しないか 既に存在している核（種結晶
）からは固相成長するような温度範囲て熱処理ご施す、 このとき前記非単結晶質半導体材料には詠半導体材料を
母体としてｐ型 ｎ型の電気導電けを支配する不純物を
添加し、てもよい 未発明を図面により詳し・、説明する 第１図（こ本発明の工程図を示す、。
新たな俵か発生しないか 既に存在している核（種結晶
）からは固相成長するような温度範囲て熱処理ご施す、 このとき前記非単結晶質半導体材料には詠半導体材料を
母体としてｐ型 ｎ型の電気導電けを支配する不純物を
添加し、てもよい 未発明を図面により詳し・、説明する 第１図（こ本発明の工程図を示す、。
第１図（ａ）は基体１の表面に種結晶となる材料の非単
結晶体（原種子材料）を堆積し原種予成２を形成したと
ころである。
結晶体（原種子材料）を堆積し原種予成２を形成したと
ころである。
基体表面は非晶質の絶縁物であることか望ましく、例え
は、カラス、その他のセラミックス Ｓ１単結晶基板の
表面を酸化したちの等か挙げられる。また 原種子材料
としてはＳｉ、に＋：、 Ｓｎ等の単独て半導体を構成
し得る元素や ＧａＡｓ等の化合物半導体 さらにはＳ
ｉＪコｅ、 ５ｉ−３ｎ等の混合物 Ａｕ碑、 ＣＩｌ
、 Ｐｔ、 Ｐｄ等の金属 Ｐｔ−５ｉ、 Ｉｎ−５ｎ
等の合金なと、凝集し易い斗勿質てあれはよい１、第１
１”／ｌ （ｂ ）はＬ記原種予成を個ノ？か単一体心
−・号果才るＣ−十カ微・ｊ−な表面積となるよう 十
分微細←ニック・ターニンクして原種子を形成したとこ
ろである しかし 中一体に凝集する原種子の大きさは
原種子の膜厚とパターンの大きさに相関かあるので一
概に決定てきない、 例えは第２図（ａ）に描かれているように厚さｔの膜か
一辺立の大きさにバターニングされている場合、この原
種子に加熱処理を施すと第２図（ａ）の右側のように膜
は分断され、凝集し、単一の種結晶を形成し得ない。そ
の原因はバターニンク寸法文に対してｔが小さ過ぎたた
めである。
は、カラス、その他のセラミックス Ｓ１単結晶基板の
表面を酸化したちの等か挙げられる。また 原種子材料
としてはＳｉ、に＋：、 Ｓｎ等の単独て半導体を構成
し得る元素や ＧａＡｓ等の化合物半導体 さらにはＳ
ｉＪコｅ、 ５ｉ−３ｎ等の混合物 Ａｕ碑、 ＣＩｌ
、 Ｐｔ、 Ｐｄ等の金属 Ｐｔ−５ｉ、 Ｉｎ−５ｎ
等の合金なと、凝集し易い斗勿質てあれはよい１、第１
１”／ｌ （ｂ ）はＬ記原種予成を個ノ？か単一体心
−・号果才るＣ−十カ微・ｊ−な表面積となるよう 十
分微細←ニック・ターニンクして原種子を形成したとこ
ろである しかし 中一体に凝集する原種子の大きさは
原種子の膜厚とパターンの大きさに相関かあるので一
概に決定てきない、 例えは第２図（ａ）に描かれているように厚さｔの膜か
一辺立の大きさにバターニングされている場合、この原
種子に加熱処理を施すと第２図（ａ）の右側のように膜
は分断され、凝集し、単一の種結晶を形成し得ない。そ
の原因はバターニンク寸法文に対してｔが小さ過ぎたた
めである。
そこて第２図（ｂ）に示すように文の大きさを変えずに
膜厚たけを厚くすると、第２図（ｂ）の右側のように単
一に凝集することかできる。もしくは、第２図（ｃ）の
ようにｔを変えずに文だけを短かくしても、単一に凝集
することができる。本発明者らか実験を重ねた結果、原
種子を単一体にａ東し得る七と文の関係は、例えば原種
子材料か多結晶Ｓｉもしくは非晶質Ｓ１である場合には
、第３図のような関係をもつことかわかった。第３図に
おいて斜線領域にある原種子が加熱処理後に単一の種結
晶に凝集し、本発明の結晶性半導体膜の形成方法に使用
する種結晶となり得る。但し、凝集反応は膜厚が厚い程
起こり難く、物質によっては、１０００人程度以上にな
ると、もはや凝集か起こらなくなってしまうものもある
。そのような場合には母体となる原種子材料にリン（Ｐ
）、ホウ素（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）等の不純物を高濃度に
トープすることも効果的である。例えば、膜厚２０００
人の多結晶Ｓｉ膜を原種子材料としたとき、水素雰囲気
中１０００°Ｃでアニールしても、凝集は起こり難いか
、膜中にＰか７ Ｘ １０ ”ｃｍ３程度の高濃度にド
ープされていれば、同条件でも４０００人の膜か凝集す
る。
膜厚たけを厚くすると、第２図（ｂ）の右側のように単
一に凝集することかできる。もしくは、第２図（ｃ）の
ようにｔを変えずに文だけを短かくしても、単一に凝集
することができる。本発明者らか実験を重ねた結果、原
種子を単一体にａ東し得る七と文の関係は、例えば原種
子材料か多結晶Ｓｉもしくは非晶質Ｓ１である場合には
、第３図のような関係をもつことかわかった。第３図に
おいて斜線領域にある原種子が加熱処理後に単一の種結
晶に凝集し、本発明の結晶性半導体膜の形成方法に使用
する種結晶となり得る。但し、凝集反応は膜厚が厚い程
起こり難く、物質によっては、１０００人程度以上にな
ると、もはや凝集か起こらなくなってしまうものもある
。そのような場合には母体となる原種子材料にリン（Ｐ
）、ホウ素（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）等の不純物を高濃度に
トープすることも効果的である。例えば、膜厚２０００
人の多結晶Ｓｉ膜を原種子材料としたとき、水素雰囲気
中１０００°Ｃでアニールしても、凝集は起こり難いか
、膜中にＰか７ Ｘ １０ ”ｃｍ３程度の高濃度にド
ープされていれば、同条件でも４０００人の膜か凝集す
る。
次に、第１図において、上記に示したように単一体に凝
集てきる程充分微細に加工された原種子３（第１図（ｂ
））は、次の工程で水素雰囲気中て加熱処理される。加
熱処理された原種子は第１図（ｃ）のように凝集し、そ
のいずれもが単結晶の種結晶４に変化する。この時の加
熱処理条件は、水素の圧力に関して常圧、減圧のいすね
てもよく、温度は物質によって異なるか、その物質の融
点（絶対温度）の５０〜８０％程度の温度て行なう。ま
た、加熱処理における雰囲気については、水素以外ては
、凝集反応を全く起こさないか、もしくは、極めて起こ
し難いこともある。
集てきる程充分微細に加工された原種子３（第１図（ｂ
））は、次の工程で水素雰囲気中て加熱処理される。加
熱処理された原種子は第１図（ｃ）のように凝集し、そ
のいずれもが単結晶の種結晶４に変化する。この時の加
熱処理条件は、水素の圧力に関して常圧、減圧のいすね
てもよく、温度は物質によって異なるか、その物質の融
点（絶対温度）の５０〜８０％程度の温度て行なう。ま
た、加熱処理における雰囲気については、水素以外ては
、凝集反応を全く起こさないか、もしくは、極めて起こ
し難いこともある。
次に第１図（ｄ）のように種結晶を覆い、基体全面に非
単結晶質を半導体材料５を堆積する。堆積方法は堆積さ
せる物質によっても異なり、特に制限されないが、例え
ばスパッタ法、ＬＰＣＶＤ法か一般的である。また、種
結晶と非単結晶質体材料中は前記種結晶上にエピタキシ
ャル成長する材料であれば、同じ材料であってもなくて
もさしつかえない。
単結晶質を半導体材料５を堆積する。堆積方法は堆積さ
せる物質によっても異なり、特に制限されないが、例え
ばスパッタ法、ＬＰＣＶＤ法か一般的である。また、種
結晶と非単結晶質体材料中は前記種結晶上にエピタキシ
ャル成長する材料であれば、同じ材料であってもなくて
もさしつかえない。
次に、第１図（ｄ）ててきたものを固相アニルする。ア
ニールの条件については雰囲気はＮ２゜Ａｒ、 Ｈｅ等
の不活性ガス雰囲気中とする。アニール温度は堆積した
非単結晶質半導体材料の核発生温度（Ｔ、、）未満て、
かつ非単結晶質体材料中に核か既に存在している場合に
はその核より成長することが可能な臨界成長温度（Ｔ６
）以上とする。尚アニール温度か６００°Ｃ以下ならば
、水素雰囲気中て行なってもさしつかえない。
ニールの条件については雰囲気はＮ２゜Ａｒ、 Ｈｅ等
の不活性ガス雰囲気中とする。アニール温度は堆積した
非単結晶質半導体材料の核発生温度（Ｔ、、）未満て、
かつ非単結晶質体材料中に核か既に存在している場合に
はその核より成長することが可能な臨界成長温度（Ｔ６
）以上とする。尚アニール温度か６００°Ｃ以下ならば
、水素雰囲気中て行なってもさしつかえない。
以上のようにして、種結晶を起点に成長した単結晶粒６
は第１図（ｅ）のように、隣接する種結晶とのほぼ中間
地点まで成長し粒界７を形成したところて成長を停止す
る。
は第１図（ｅ）のように、隣接する種結晶とのほぼ中間
地点まで成長し粒界７を形成したところて成長を停止す
る。
［実施例］
以下、本発明を実施例により説明するか、本発明は以下
に記す構成のみに何等限定されるものてはない。
に記す構成のみに何等限定されるものてはない。
実施例１
まず、石英基板上にＬＰＧＶＤを用いて多結晶Ｓｉを１
２００人堆積した。このときの条件は、原料ガスを５ｉ
ｌ１４とし、５０ ＳＣＣＭ、０．３Ｔｏｒｒ 、６２
０°Ｃて行なった（第１図（ａ））。
２００人堆積した。このときの条件は、原料ガスを５ｉ
ｌ１４とし、５０ ＳＣＣＭ、０．３Ｔｏｒｒ 、６２
０°Ｃて行なった（第１図（ａ））。
次に上記堆積した多結晶Ｓｉ層を０．９ ＪＪ、ＩＩＩ
Ｘ［Ｌ９ｐ−［１１の島状に１０ ＩＬｍ間隔て通常
のフォトリンクラフィてパターニングし、稀フッ硝酸溶
液によりエッチンク処理を施し、第１図（ｂ）に示すよ
う１ な原種子を形成した。
Ｘ［Ｌ９ｐ−［１１の島状に１０ ＩＬｍ間隔て通常
のフォトリンクラフィてパターニングし、稀フッ硝酸溶
液によりエッチンク処理を施し、第１図（ｂ）に示すよ
う１ な原種子を形成した。
次に、上記原種子の形成された基板を常圧水素雰囲気中
、１０５０°Ｃ１３分間の加熱処理をし、凝集を起させ
、原種子を単結晶性の種結晶へと変質させた（第１図（
Ｃ））。
、１０５０°Ｃ１３分間の加熱処理をし、凝集を起させ
、原種子を単結晶性の種結晶へと変質させた（第１図（
Ｃ））。
次にＬＰＧＶＤ法により種結晶を覆うように非晶質Ｓｉ
膜を厚さ２０００人堆積した。この時のＬＰＧＶＤの条
件は、原料ガスをＳｉＨ４とし、５０３ＣＣＭ、０．３
Ｔｏｒｒ、５６０°Ｃて行なった（第１図（ｄ））。
膜を厚さ２０００人堆積した。この時のＬＰＧＶＤの条
件は、原料ガスをＳｉＨ４とし、５０３ＣＣＭ、０．３
Ｔｏｒｒ、５６０°Ｃて行なった（第１図（ｄ））。
次に、これを窒素雰囲気中で非晶質Ｓｉ膜中に核か形成
され、より低い温度である５８５°Ｃて２００時間アニ
ールした。すると非晶質中から新たな結晶核を発生させ
ることなしに種結晶から固相成長してゆき、丁度隣接す
る種結晶同士の中間付近て粒界を形成した（第１図（ｅ
））。このとき原種子のパターニングを前述したとおり
１０μｍ間隔の格子点上に形成したため、得られた結晶
性Ｓｉ薄膜は一辺か１０ ｐ−ｍの正方形領域内を単結
晶とするものか整列したものてあった。
され、より低い温度である５８５°Ｃて２００時間アニ
ールした。すると非晶質中から新たな結晶核を発生させ
ることなしに種結晶から固相成長してゆき、丁度隣接す
る種結晶同士の中間付近て粒界を形成した（第１図（ｅ
））。このとき原種子のパターニングを前述したとおり
１０μｍ間隔の格子点上に形成したため、得られた結晶
性Ｓｉ薄膜は一辺か１０ ｐ−ｍの正方形領域内を単結
晶とするものか整列したものてあった。
実施例２
２
ガラス基板上にスパッタ法により多結晶Ｇｅ（ゲルマニ
ウム）膜を厚さ２００人堆積した。この堆積膜を通常の
ＥＢ（電子線）露光技術を用いて０．３ルｍＸ０Ｊμｍ
の圧力形でｉｏルｍ間隔にパターニングし、他の領域を
エツチングし、島状部分を原種子とした。
ウム）膜を厚さ２００人堆積した。この堆積膜を通常の
ＥＢ（電子線）露光技術を用いて０．３ルｍＸ０Ｊμｍ
の圧力形でｉｏルｍ間隔にパターニングし、他の領域を
エツチングし、島状部分を原種子とした。
上記原種子を配したカラス基板を水素雰囲気中、６５０
℃て２分間の熱処理をした。多結晶Ｇｅ膜からなる原種
子は凝集を起こし、単結晶の種結晶Ｇｅになった。
℃て２分間の熱処理をした。多結晶Ｇｅ膜からなる原種
子は凝集を起こし、単結晶の種結晶Ｇｅになった。
以降は実施例１と同様にして非晶質Ｓｉ膜を堆積し、ア
ニールした結果、実施例１と同様の結晶性Ｓｉ薄膜か得
られた。
ニールした結果、実施例１と同様の結晶性Ｓｉ薄膜か得
られた。
実施例３
まず、石英基板」−に、実施例１と同様にしてＬＰＧＶ
Ｄ法により厚さ２０００人の多結晶Ｓｉ膜を堆積した。
Ｄ法により厚さ２０００人の多結晶Ｓｉ膜を堆積した。
次に、多結晶Ｓｉ堆積膜中に、不純物として：１ｌｌｌ
ｆ″（ワン）イオンを、イオンインブランターで２×１
０ ”ｃｍ””、３０ ｋｅＶて注入した。
ｆ″（ワン）イオンを、イオンインブランターで２×１
０ ”ｃｍ””、３０ ｋｅＶて注入した。
次に、リンがトープされた前記Ｓｉ膜を通常のフォトリ
ソクラフィ技術により］、、２ ｇｍ ｘｌ、２ ｇｒ
ｎの正方形て１０ ｐ−ｍ間隔にパターニングし、これ
を原種子とした。
ソクラフィ技術により］、、２ ｇｍ ｘｌ、２ ｇｒ
ｎの正方形て１０ ｐ−ｍ間隔にパターニングし、これ
を原種子とした。
次に水素雰囲気中、９６０°Ｃ７１分間の熱処理をし、
凝集させ、単結晶化した。
凝集させ、単結晶化した。
以降は実施例１と同様にして非晶質Ｓｉ膜を堆積し、ア
ニールした結果、実施例１と同様に粒径及び粒界の位置
の制御された結晶性Ｓｉ薄膜が得られた。
ニールした結果、実施例１と同様に粒径及び粒界の位置
の制御された結晶性Ｓｉ薄膜が得られた。
［発明の効果］
本発明によれば、微細に加工された原種子材料の非単結
晶体膜を加熱処理することにより、その材料のもつ融点
より、はるかに低い温度て凝集反応を起こし、単結晶化
することかてきる。
晶体膜を加熱処理することにより、その材料のもつ融点
より、はるかに低い温度て凝集反応を起こし、単結晶化
することかてきる。
これを利用して、基体」二の任意の点に上記単結晶の種
結晶を配し、次にその上に非単結晶質半導体材料の層を
形成し、該種結晶より、結晶を固相成長させることによ
り、結晶性半導体膜中のグレインサイズ、グレインの形
、粒界の位置を制御てきるようになった。また、従来の
ように非単結晶質体中て、核発性を制御するのてなく、
核（種結晶）の形成と結晶成長を全く別のプロセスにす
ることにより、歩留りよく、しかも再現性よく、大粒径
の結晶性半導体膜か得られるようになった。
結晶を配し、次にその上に非単結晶質半導体材料の層を
形成し、該種結晶より、結晶を固相成長させることによ
り、結晶性半導体膜中のグレインサイズ、グレインの形
、粒界の位置を制御てきるようになった。また、従来の
ように非単結晶質体中て、核発性を制御するのてなく、
核（種結晶）の形成と結晶成長を全く別のプロセスにす
ることにより、歩留りよく、しかも再現性よく、大粒径
の結晶性半導体膜か得られるようになった。
第１図は本発明の形成方法を示す工程図、第２図は原種
子膜の凝集により単一の種結晶か形成される場合、形成
されない場合のモデル図、第３図は原種子膜か単一の種
結晶に成り得る膜厚とパターヱンク寸法の相関図（原種
子材−料はＳｉ）である。 １・・・基体 ２・・・原種子膜 ３・・・原種子 ４・・・種結晶 ５・・・非単結晶質半導体材料 ６・・・単結晶粒 ７°°°結晶粒界 Ｆ埋入 弁理士 山 下 穣 ５ １１５− 図 ・′Ｔ−Ｕこネ＋：ｌＶ ｊ：Ｆ５書 平成 １年 ８月１（月」
子膜の凝集により単一の種結晶か形成される場合、形成
されない場合のモデル図、第３図は原種子膜か単一の種
結晶に成り得る膜厚とパターヱンク寸法の相関図（原種
子材−料はＳｉ）である。 １・・・基体 ２・・・原種子膜 ３・・・原種子 ４・・・種結晶 ５・・・非単結晶質半導体材料 ６・・・単結晶粒 ７°°°結晶粒界 Ｆ埋入 弁理士 山 下 穣 ５ １１５− 図 ・′Ｔ−Ｕこネ＋：ｌＶ ｊ：Ｆ５書 平成 １年 ８月１（月」
Claims (7)
- （１）非単結晶性の原種子と非晶質絶縁物材料とを有す
る基体上に前記原種子の変質した単結晶性の種結晶を配
し、ついで該種結晶を覆い基体上に非単結晶質半導体材
料を堆積した後、加熱処理することにより固相で結晶成
長させることを特徴とする結晶性半導体膜の形成方法。 - （２）前記原種子の変質した単結晶性の種結晶は、前記
原種子をその融点未満の温度で加熱処理することにより
形成する請求項１記載の結晶性半導体膜の形成方法。 - （３）前記原種子は、加熱処理により凝集するに十分微
小な表面積を有する請求項１記載の結晶性半導体膜の形
成方法。 - （４）前記原種子は、水素雰囲気中で加熱処理される請
求項１記載の結晶性半導体膜の形成方法。 - （５）前記加熱処理の温度は、種結晶を起点として結晶
成長し得るが、非単結晶質半導体材料中に核を発生し得
ない温度である請求項１、２記載の結晶性半導体膜の形
成方法。 - （６）前記非晶質半導体材料は、シリコンを母体とする
請求項１〜３記載の結晶性半導体膜の形成方法。 - （７）請求項１〜６の方法により得られた結晶性半導体
膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1144254A JP2766315B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 半導体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1144254A JP2766315B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 半導体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0311618A true JPH0311618A (ja) | 1991-01-18 |
| JP2766315B2 JP2766315B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=15357825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1144254A Expired - Fee Related JP2766315B2 (ja) | 1989-06-08 | 1989-06-08 | 半導体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2766315B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0521798A (ja) * | 1991-02-18 | 1993-01-29 | Alps Electric Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
| KR100578821B1 (ko) * | 2004-08-24 | 2006-05-11 | 삼성전자주식회사 | 박막 형성 방법 |
| US8048773B2 (en) | 2009-03-24 | 2011-11-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing SOI substrate |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61127117A (ja) * | 1984-11-24 | 1986-06-14 | Sony Corp | 多結晶半導体薄膜の形成方法 |
| JPS6276715A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Sony Corp | 単結晶シリコン薄膜の形成方法 |
-
1989
- 1989-06-08 JP JP1144254A patent/JP2766315B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61127117A (ja) * | 1984-11-24 | 1986-06-14 | Sony Corp | 多結晶半導体薄膜の形成方法 |
| JPS6276715A (ja) * | 1985-09-30 | 1987-04-08 | Sony Corp | 単結晶シリコン薄膜の形成方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0521798A (ja) * | 1991-02-18 | 1993-01-29 | Alps Electric Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
| KR100578821B1 (ko) * | 2004-08-24 | 2006-05-11 | 삼성전자주식회사 | 박막 형성 방법 |
| US8048773B2 (en) | 2009-03-24 | 2011-11-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing SOI substrate |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2766315B2 (ja) | 1998-06-18 |
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