JPH0343769B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0343769B2 JPH0343769B2 JP56041327A JP4132781A JPH0343769B2 JP H0343769 B2 JPH0343769 B2 JP H0343769B2 JP 56041327 A JP56041327 A JP 56041327A JP 4132781 A JP4132781 A JP 4132781A JP H0343769 B2 JPH0343769 B2 JP H0343769B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- single crystal
- crystal silicon
- silicon
- silicon film
- 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
-
- 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
- H10P34/00—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices
- H10P34/40—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation
- H10P34/42—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation with electromagnetic radiation, e.g. laser annealing
Landscapes
- Local Oxidation Of Silicon (AREA)
- Element Separation (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はエネルギー線照射、例えばレーザー照
射によつて絶縁基板上の非単結晶シリコン、すな
わち多結晶シリコン（ポリシリコン）もしくはア
モルフアスシリコンを良質の単結晶シリコンにす
る半導体装置の製造方法に関する。
射によつて絶縁基板上の非単結晶シリコン、すな
わち多結晶シリコン（ポリシリコン）もしくはア
モルフアスシリコンを良質の単結晶シリコンにす
る半導体装置の製造方法に関する。
従来技術においては、第１図に断面で示される
ように、石英、ガラスまたはSiO2の如き絶縁基
板１上に非単結晶シリコン膜２例えば多結晶シリ
コン膜を化学気相成長（CVD）で成長し、また
は非晶質（アモルフアス）のシリコン膜を形成
し、エネルギー線、例えば長波長（可視又は赤外
線）レーザーの照射でこの非単結晶シリコン膜２
全体を完全に溶かす。つまり、このときのエネル
ギー線照射において、溶融効果は非単結晶シリコ
ン膜２の最下部にまで達する。このシリコン膜が
固まるとそれは単結晶となり、非単結晶シリコン
が単結晶化する。この単結晶シリコン膜上に
MOSトランジスタの如き素子からなる集積回路
（IC）を作ると性能の良いICが形成され、それの
下の部分は絶縁基板であるから、シリコン・オ
ン・サフアイヤ（SOS）と同じ性質のものが得ら
れることになる。
ように、石英、ガラスまたはSiO2の如き絶縁基
板１上に非単結晶シリコン膜２例えば多結晶シリ
コン膜を化学気相成長（CVD）で成長し、また
は非晶質（アモルフアス）のシリコン膜を形成
し、エネルギー線、例えば長波長（可視又は赤外
線）レーザーの照射でこの非単結晶シリコン膜２
全体を完全に溶かす。つまり、このときのエネル
ギー線照射において、溶融効果は非単結晶シリコ
ン膜２の最下部にまで達する。このシリコン膜が
固まるとそれは単結晶となり、非単結晶シリコン
が単結晶化する。この単結晶シリコン膜上に
MOSトランジスタの如き素子からなる集積回路
（IC）を作ると性能の良いICが形成され、それの
下の部分は絶縁基板であるから、シリコン・オ
ン・サフアイヤ（SOS）と同じ性質のものが得ら
れることになる。
このような非単結晶シリコンの単結晶化の研究
は活発になされ、非単結晶シリコン膜２の上にキ
ヤツプ３を付けると良好な効果が得られることが
判明した。かゝるキヤツプとは、シリコン膜上に
形成されるシリコンナイトライドの膜であり、こ
のキヤツプを付けてレーザー・アニールを行うと
良い結果が得られ、シリコンナイトライド膜のキ
ヤツプを用いる場合がSiO2の膜のキヤツプを用
いる場合よりも単結晶化に関してより良好な結果
が得られることが確認された。
は活発になされ、非単結晶シリコン膜２の上にキ
ヤツプ３を付けると良好な効果が得られることが
判明した。かゝるキヤツプとは、シリコン膜上に
形成されるシリコンナイトライドの膜であり、こ
のキヤツプを付けてレーザー・アニールを行うと
良い結果が得られ、シリコンナイトライド膜のキ
ヤツプを用いる場合がSiO2の膜のキヤツプを用
いる場合よりも単結晶化に関してより良好な結果
が得られることが確認された。
SiO2またはシリコンナイトライドのキヤツプ
を用いると、結晶粒径が大きく表面の平坦なシリ
コン膜が得られることは、Applied Physics
Letterの1980年９月号に報告されているが、特に
キヤツプにシリコンナイトライドを用いる場合の
方が平坦度に優れている。SiO2のキヤツプでは、
シリコンを溶かすときに酸素が溶け込むという難
点があるのに対し、シリコンナイトライドではそ
のようなことはない。
を用いると、結晶粒径が大きく表面の平坦なシリ
コン膜が得られることは、Applied Physics
Letterの1980年９月号に報告されているが、特に
キヤツプにシリコンナイトライドを用いる場合の
方が平坦度に優れている。SiO2のキヤツプでは、
シリコンを溶かすときに酸素が溶け込むという難
点があるのに対し、シリコンナイトライドではそ
のようなことはない。
しかし、シリコンナイトライドのキヤツプを用
いた場合、シリコン膜が単結晶化し冷却される際
に、シリコンとシリコンナイトライドの膨張係数
が異なるため、熱歪が大きく、単結晶化したシリ
コン膜表面に結晶欠陥を生じさせ易い。かゝる結
晶欠陥のある単結晶シリコン膜上にMOSトラン
ジスタの如き半導体デバイスを作ると、当該デバ
イスに悪影響を及ぼすので、シリコンナイトライ
ド膜のキヤツプを用いる上記したシリコンの単結
晶化においてシリコンの冷却の際に発生する単結
晶化したシリコン膜表面の結晶欠陥を修復するこ
とが本発明の課題である。
いた場合、シリコン膜が単結晶化し冷却される際
に、シリコンとシリコンナイトライドの膨張係数
が異なるため、熱歪が大きく、単結晶化したシリ
コン膜表面に結晶欠陥を生じさせ易い。かゝる結
晶欠陥のある単結晶シリコン膜上にMOSトラン
ジスタの如き半導体デバイスを作ると、当該デバ
イスに悪影響を及ぼすので、シリコンナイトライ
ド膜のキヤツプを用いる上記したシリコンの単結
晶化においてシリコンの冷却の際に発生する単結
晶化したシリコン膜表面の結晶欠陥を修復するこ
とが本発明の課題である。
上記の課題の解決のために、本発明では、前記
したシリコンナイトライド膜を除去した後に表面
のみを溶融させる如き短波長のエネルギー線を単
結晶化されたシリコン膜表面に照射するという手
段を講じた。
したシリコンナイトライド膜を除去した後に表面
のみを溶融させる如き短波長のエネルギー線を単
結晶化されたシリコン膜表面に照射するという手
段を講じた。
上記手段を講じたため本発明においては、非単
結晶シリコン膜上にシリコンナイトライドのキヤ
ツプを用いこのキヤツプを通しエネルギー線を照
射して非単結晶膜を単結晶化したとき、シリコン
の冷却においてシリコンとシリコンナイトライド
の膨張係数が異なることにより単結晶化されたシ
リコン膜の表面に発生する結晶欠陥が、単結晶化
されたシリコン膜に短波長のエネルギー線を照射
して単結晶シリコン膜表面だけを溶融し修復され
ることになる。
結晶シリコン膜上にシリコンナイトライドのキヤ
ツプを用いこのキヤツプを通しエネルギー線を照
射して非単結晶膜を単結晶化したとき、シリコン
の冷却においてシリコンとシリコンナイトライド
の膨張係数が異なることにより単結晶化されたシ
リコン膜の表面に発生する結晶欠陥が、単結晶化
されたシリコン膜に短波長のエネルギー線を照射
して単結晶シリコン膜表面だけを溶融し修復され
ることになる。
以下、本発明の方法の実施例を添付図面を参照
して説明する。
して説明する。
第２図の断面図には、絶縁基板（例えばSiO2）
１１の上に形成された非単結晶シリコン膜が、炉
の内での選択熱酸化法を用い、半導体デバイスが
形成されるシリコン膜、いわゆるシリコン・アイ
ランド（島）１２と、SiO2膜１４とに分離して
形成された状態が示される。この非単結晶シリコ
ン膜は、前述した如くCVDで成長した多結晶シ
リコンでもよくアモルフアス・シリコンでもよ
い。かゝる工程は通常の技術で行われるもので、
非単結晶シリコン膜上にシリコンナイトライド膜
を被着し、この膜をパターニングし、シリコン・
アイランドが形成されるべき部分以外のシリコン
ナイトライド膜を除去した後に熱酸化をなすので
ある。従つて、図示されるシリコンナイトライド
膜１３は、先ず熱酸化のときのマスクとして用い
られる。
１１の上に形成された非単結晶シリコン膜が、炉
の内での選択熱酸化法を用い、半導体デバイスが
形成されるシリコン膜、いわゆるシリコン・アイ
ランド（島）１２と、SiO2膜１４とに分離して
形成された状態が示される。この非単結晶シリコ
ン膜は、前述した如くCVDで成長した多結晶シ
リコンでもよくアモルフアス・シリコンでもよ
い。かゝる工程は通常の技術で行われるもので、
非単結晶シリコン膜上にシリコンナイトライド膜
を被着し、この膜をパターニングし、シリコン・
アイランドが形成されるべき部分以外のシリコン
ナイトライド膜を除去した後に熱酸化をなすので
ある。従つて、図示されるシリコンナイトライド
膜１３は、先ず熱酸化のときのマスクとして用い
られる。
熱酸化に続いて、非単結晶シリコン膜１２を単
結晶化するために、そのまゝ残しておいたシリコ
ンナイトライド膜１３をキヤツプとし、エネルギ
ー線、例えば波長の長いレーザー（アルゴン・レ
ーザーなど）で溶融する。このとき、レーザー
は、例えば10〔Ｗ〕のエネルギー、スポツト径50
〔μｍ〕、10〔cm／ｓ〕のスキヤン速度で照射する。
このレーザーは長波長のものであるので、非単結
晶シリコン膜１２の最下部まで完全に溶かされ
る。しかし、それが固まるときは前述したように
単結晶化されたシリコン膜１２の表面に結晶欠陥
が生じる。シリコンナイトライド膜１３はレーザ
ー照射のキヤツプとしても使用されたので、現実
にマスクとして１度、キヤツプとして再度使用さ
れることになる。
結晶化するために、そのまゝ残しておいたシリコ
ンナイトライド膜１３をキヤツプとし、エネルギ
ー線、例えば波長の長いレーザー（アルゴン・レ
ーザーなど）で溶融する。このとき、レーザー
は、例えば10〔Ｗ〕のエネルギー、スポツト径50
〔μｍ〕、10〔cm／ｓ〕のスキヤン速度で照射する。
このレーザーは長波長のものであるので、非単結
晶シリコン膜１２の最下部まで完全に溶かされ
る。しかし、それが固まるときは前述したように
単結晶化されたシリコン膜１２の表面に結晶欠陥
が生じる。シリコンナイトライド膜１３はレーザ
ー照射のキヤツプとしても使用されたので、現実
にマスクとして１度、キヤツプとして再度使用さ
れることになる。
次に、キヤツプとして用いたシリコンナイトラ
イド膜１３を除去し、短波長のエネルギー線、例
えばエキシマ（Excimer）レーザー（波長2490
〔Å〕、パルス25〔ns〕、エネルギー密度約１〔Ｊ／
cm2〕、スポツト径約0.3〔mm〕）を照射し、単結晶化
したシリコン膜１２の表面の結晶欠陥（それは約
1000〔Å〕の厚さにわたつて発生している）を除
去する。
イド膜１３を除去し、短波長のエネルギー線、例
えばエキシマ（Excimer）レーザー（波長2490
〔Å〕、パルス25〔ns〕、エネルギー密度約１〔Ｊ／
cm2〕、スポツト径約0.3〔mm〕）を照射し、単結晶化
したシリコン膜１２の表面の結晶欠陥（それは約
1000〔Å〕の厚さにわたつて発生している）を除
去する。
上記の実施例において、単結晶シリコン膜上に
MOS LSIを形成するのであれば、単結晶シリコ
ン膜１２の膜厚は0.5〔μｍ〕に、シリコンナイト
ライド膜１３の膜厚は0.2〔μｍ〕に形成する。単
結晶シリコン膜１２の幅は、形成されるべきデバ
イスによつて適宜１〜100〔μｍ〕の大きさの範囲
内で選定する。
MOS LSIを形成するのであれば、単結晶シリコ
ン膜１２の膜厚は0.5〔μｍ〕に、シリコンナイト
ライド膜１３の膜厚は0.2〔μｍ〕に形成する。単
結晶シリコン膜１２の幅は、形成されるべきデバ
イスによつて適宜１〜100〔μｍ〕の大きさの範囲
内で選定する。
以上の実施例では、レーザーを照射するもので
あるが、第１回目のアニールはレーザーに限ら
ず、イオンビーム、フオトービームなどであつて
もよい。
あるが、第１回目のアニールはレーザーに限ら
ず、イオンビーム、フオトービームなどであつて
もよい。
以上に説明した本発明実施例の方法を要約する
と、 (1) 絶縁基板上の非単結晶シリコンの膜をシリコ
ンナイトライド膜のキヤツプを通しエネルギー
線で加熱し、非単結晶シリコンを単結晶化し、 (2) シリコンナイトライド膜のキヤツプを除去し
て単結晶シリコン膜表面のみを再度エネルギー
線で加熱し、単結晶化シリコン膜の冷却の過程
で発生した単結晶シリコン膜表面の結晶欠陥を
除去するが、 (3) 第２回目のエネルギー線照射には波長の短い
エネルギーを用い、 (4) 最初の段階の選択酸化においてマスクとして
使用されたシリコンナイトライド膜を、その
まゝ残して第１回目のエネルギー線照射のとき
のキヤツプとして用いるものである。
と、 (1) 絶縁基板上の非単結晶シリコンの膜をシリコ
ンナイトライド膜のキヤツプを通しエネルギー
線で加熱し、非単結晶シリコンを単結晶化し、 (2) シリコンナイトライド膜のキヤツプを除去し
て単結晶シリコン膜表面のみを再度エネルギー
線で加熱し、単結晶化シリコン膜の冷却の過程
で発生した単結晶シリコン膜表面の結晶欠陥を
除去するが、 (3) 第２回目のエネルギー線照射には波長の短い
エネルギーを用い、 (4) 最初の段階の選択酸化においてマスクとして
使用されたシリコンナイトライド膜を、その
まゝ残して第１回目のエネルギー線照射のとき
のキヤツプとして用いるものである。
かくして、本発明の方法によると、非単結晶シ
リコンの単結晶化のとき発生す半導体デバイスが
形成されるべき単結晶シリコン膜表面の結晶欠陥
が除去され、製造される半導体デバイスの信頼性
を向上させるのに有効なものである。
リコンの単結晶化のとき発生す半導体デバイスが
形成されるべき単結晶シリコン膜表面の結晶欠陥
が除去され、製造される半導体デバイスの信頼性
を向上させるのに有効なものである。
第１図は、従来技術による非単結晶シリコンを
単結晶化する工程の断面図、第２図は本発明の方
法を実施する工程を示す断面図である。 １１は絶縁基板、１２は単結晶シリコン膜、１
３はシリコンナイトライド膜、１４はSiO2膜。
単結晶化する工程の断面図、第２図は本発明の方
法を実施する工程を示す断面図である。 １１は絶縁基板、１２は単結晶シリコン膜、１
３はシリコンナイトライド膜、１４はSiO2膜。
Claims (1)
- １ 絶縁基板上の非単結晶シリコン膜をシリコン
ナイトライド膜を通しエネルギー線照射により加
熱し非単結晶シリコンを単結晶化し、前記シリコ
ンナイトライド膜を除去した後に表面のみを溶融
させる如き短波長のエネルギー線を単結晶化され
たシリコン膜表面に照射する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 |
|---|---|---|---|
| JP56041327A JPS57155726A (en) | 1981-03-20 | 1981-03-20 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56041327A JPS57155726A (en) | 1981-03-20 | 1981-03-20 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57155726A JPS57155726A (en) | 1982-09-25 |
| JPH0343769B2 true JPH0343769B2 (ja) | 1991-07-03 |
Family
ID=12605418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56041327A Granted JPS57155726A (en) | 1981-03-20 | 1981-03-20 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57155726A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH077752B2 (ja) * | 1984-03-07 | 1995-01-30 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH07118443B2 (ja) * | 1984-05-18 | 1995-12-18 | ソニー株式会社 | 半導体装置の製法 |
| JPH0722121B2 (ja) * | 1984-09-25 | 1995-03-08 | ソニー株式会社 | 半導体の製造方法 |
| JPS6427231A (en) * | 1986-06-30 | 1989-01-30 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
| JPH0722140B2 (ja) * | 1989-08-10 | 1995-03-08 | 三洋電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH03155126A (ja) * | 1989-11-13 | 1991-07-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
| JP3580564B2 (ja) * | 1993-01-27 | 2004-10-27 | 田岡化学工業株式会社 | コバルト含有アゾ化合物、その用途及び製造方法 |
| JP2744979B2 (ja) * | 1994-06-21 | 1998-04-28 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | 半導体の光照射方法 |
| JP2531383B2 (ja) * | 1994-07-11 | 1996-09-04 | ソニー株式会社 | 薄膜トランジスタの製法 |
| JP2546538B2 (ja) * | 1994-07-11 | 1996-10-23 | ソニー株式会社 | 薄膜トランジスタの製法 |
| JP2500484B2 (ja) * | 1994-07-11 | 1996-05-29 | ソニー株式会社 | 薄膜トランジスタの製法 |
| JP2756530B2 (ja) * | 1996-09-26 | 1998-05-25 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 光照射方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4059461A (en) * | 1975-12-10 | 1977-11-22 | Massachusetts Institute Of Technology | Method for improving the crystallinity of semiconductor films by laser beam scanning and the products thereof |
| JPS55162224A (en) * | 1979-06-06 | 1980-12-17 | Toshiba Corp | Preparation of semiconductor device |
-
1981
- 1981-03-20 JP JP56041327A patent/JPS57155726A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57155726A (en) | 1982-09-25 |
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