JPH0432039B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0432039B2
JPH0432039B2 JP60168726A JP16872685A JPH0432039B2 JP H0432039 B2 JPH0432039 B2 JP H0432039B2 JP 60168726 A JP60168726 A JP 60168726A JP 16872685 A JP16872685 A JP 16872685A JP H0432039 B2 JPH0432039 B2 JP H0432039B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
melting point
film
high melting
channel
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
Application number
JP60168726A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6230688A (ja
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed filed Critical
Priority to JP16872685A priority Critical patent/JPS6230688A/ja
Publication of JPS6230688A publication Critical patent/JPS6230688A/ja
Publication of JPH0432039B2 publication Critical patent/JPH0432039B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体素子の製造過程で素子の重要
部を優先的に単結晶となす薄膜の結晶化技術に関
するものである。
[従来技術] 従来、薄膜の結晶化技術はSOI
(Semiconductor on insulator)技術と呼ばれ、
半導体、特にシリコン薄膜を絶縁膜、特にSiO2
上に結晶化する技術が開発されて来た。これを図
により説明する。第5図は従来技術を説明するた
めの図で、特に下層の絶縁膜20が同図に示すよ
うに絶縁膜20の他の部分の厚さtpx2より一部薄
い(tpx1の部分)場合は半導体膜30を熔融結晶
化するとき、熱の良伝導体の基板10への熱の流
れの大きい、そして絶縁膜20の薄い部分aから
固体結晶化が始まる。
[発明が解決しようとする問題点] しかし、上記絶縁膜の薄い部分の厚さtpx1
1000Å以下、絶縁膜の厚い部分の厚さtpx2が2000
Å以上の場合はaの部分以外の半導体膜が熔融し
てもaの部分の半導体膜が熔融しないので、膜の
結晶化が均一に行われないし、aの部分に素子を
作ることは不適当である。さらに、aの部分の半
導体膜まで熔かそうとすると絶縁膜の厚い部分は
温度が上りすぎて水滴状に熔融した半導体薄膜が
そのまま固まつてしまい、一様性のない結晶層が
出来てしまいやはり素子の製造には不適当であ
る。また特開昭58−55395号には「Siウエーハ上
に厚さ3000Åの第1のSiO2膜、第1のポリシリ
コン膜および第2のSiO2膜(5000〜3000Å)を
順次堆積し第2のSiO2膜の表面に周期的な溝を
形成し(厚さの開示なし)、第2のポリシリコン
を堆積した。しかるのち、これをレーザアニール
により第2のポリシリコン膜が単結晶化され、こ
のシリコン単結晶膜にエンハンスメントタイプP
チヤンネルFETを試作した」ことが開示されて
いる。しかしこのシリコン単結晶膜なるものは実
際には多数の結晶粒界、亜粒界が存在し、素子の
重要部であるFETのチヤネル部分に結晶粒界、
又は亜粒界が入り込む確率が大きく、偶発的にリ
ークの大きい又は移動度の小さい素子が混在する
危険性が大きかつた。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、上記の困難点を解決するためになさ
れたもので、熔融結晶化しようとする半導体薄膜
30下の第1の高融点薄膜20と基板との間に、
1600Å以上の熱伝導の悪い材料からなる第2の高
融点薄膜41とゲートとなる第1の良熱伝導性の
薄膜40とから少なくとも構成される構造を挿入
することによつて、半導体薄膜30を一様に熔融
し、しかもトランジスタのチヤネルを配置する部
位の半導体薄膜30に接する第1の高融点薄膜を
薄くし、その部分に設けられた前記半導体薄膜の
部分から結晶化が始まるようにしてトランジスタ
のチヤネルをゲートと自己整合状態で単結晶とし
たものである。さらに、熔融結晶化されるべき半
導体薄膜30の、少なくともトランジスタのチヤ
ネルを配置する部位の下に第1の高融点膜20′
を配置し、さらに基板との間に、ゲートとなる第
1の良熱伝導性の薄膜40と熱伝導性の悪い材料
からなる第2の高融点薄膜41とから少なくとも
なる構造を部分的に挿入し、前記第1の高融点膜
20′の厚さを1000Å以下、第2の高融点薄膜4
1の厚さを1600Å以上とし、上記熔融結晶化させ
るにあたり、前記半導体薄膜30のチヤネルを配
置する部位から結晶化を開始させ、トランジスタ
のチヤネルをゲートと自己整合状態で単結晶とな
すことを特徴とするトランジスタの製造方法であ
る。
なお、本願発明で基板とは、単層の基板または
少なくとも表面に上記第2の高融点薄膜より良熱
伝導性の薄膜を有する多層基板を総称する。
さらにこれらの第1良熱伝導性の薄膜を前記素
子の重要部とセルフアラインした、該重要部の電
気特性の制御手段として用いることができる。
[実施例] 第1図は、本発明の実施例を説明するための図
面である。第5図で説明した従来例と同様に30
は結晶化する薄膜(半導体薄膜)、20は第1の
高融点薄膜で、aの部分ではtI1の厚みを持ち、
tI1は1000Å以下である。第1の高融点薄膜の他
の部分の厚さtI2は2000Å以上である。40は第
1の良熱伝導性の薄膜であり、41は第2の熱伝
導の悪い材料から成る薄膜(第2の高融点薄膜)
で、その厚さtI3は1600Å以上である。10は基
板を示すが、基板上に多層構造が形成されている
場合は、第2の良熱伝導性の薄膜としてもよい。
本発明の実施例の実験に先立ち、基板10として
シリコン、第1の高融点薄膜20としてオキシナ
イトライド膜、結晶化する薄膜30として、化学
蒸着された1500〜3000Åのシリコン薄膜で構成さ
れた断面(第5図示)を有する試料について実験
を行つた。シリコン薄膜の熔融は5〜6Wのアル
ゴンレーザーを0.2〜0.5cm/secの速度でスイーブ
することにより行われた。この熔融結晶化におい
ては、基板は450℃に加熱した。tpx2=4000〜5000
Å、tpx1=200〜1000Åの範囲で行つた。この場
合、結晶化する薄膜(シリコン薄膜)30はaの
部分を熔融させるためのレーザーパワーを投入す
ると、第1の高融点薄膜20の厚い部分はシリコ
ン薄膜が蒸発又は凝縮して固化した後、第1の高
融点薄膜20の上に残らない部分が出て来る。シ
リコン薄膜の残つた部分は厚さが一様でなく、し
かも場合によつてはaの部分に流入して厚くなつ
ていることが多かつた。絶縁膜の薄い部分の厚さ
tpx1を2000Åまで増加した場合は一様な熔融が可
能なレーザーパワーとスイーブ速度が見出され
た。
一方、第1図に示すように、第1の良熱伝導性
の薄膜40として、約4000Åの多結晶シリコン薄
膜、結晶化される薄膜30として約3000Åのシリ
コン薄膜、第2の高融点薄膜41として膜厚tI3
=1600Å以上のSiO2、第1の高融点薄膜として
膜厚tI2=2000Å(1000Å以上の1例)、tI1=200
Å〜1000ÅのSiO2を用いた場合、アルゴンレー
ザーパワー5〜6W、スイーブ速度約2cm/secの
条件で結晶化する薄膜30は一様に熔融され、a
の部分は単結晶または結晶粒の大きい結晶化膜と
なつた。また、第1の高融点薄膜20は第5図に
対応する実施例ではオキシナイトライト膜を用
い、より高温に絶える材料構成にしたのに対し
て、本発明の実施例ではSiO2で充分であつた。
次に、本発明の他の実施例について説明する。
本発明の薄膜の結晶化方法は、結晶化薄膜の下
面に一部1000Å以下の薄い絶縁性の高融点薄膜を
有する構造の熔融結晶化方法において不可欠な方
法であるが、第1は良熱伝導性の薄膜40を第1
の高融点薄膜の薄い部分のみに設けた第2図の構
成でも実施可能である。また、第1、第2の高融
点薄膜20、41は酸化シリコン、窒化シリコ
ン、オキシナイトライド等の高融点絶縁物等で構
成される。結晶化されるべき薄膜30はシリコ
ン、ゲルマニウム等の半導体または金属薄膜が適
用される。第1の良熱伝導性薄膜40は結晶化さ
れるべき薄膜30と同程度以上の融点を有する熱
伝導率の良い薄膜であれば適用できる。また、結
晶化のための薄膜熔融手段としてアルゴンレーザ
ーを用いる例を示したが、電子ビーム、線状高周
波加熱、線状ランプ加熱、ストリツプカーボンヒ
ータ等公知の手段を用いることができる。
本発明の製造方法の応用例として、下部にも上
部にも薄い絶縁膜を介して、ゲート有する新型
FETを試作した。
第3図は上記FETの断面図で、10はシリコ
ン基板、20はSiO2、41は1600〜5400Åの
SiO2、40はn+多結晶Siの下部ゲート、30C
は本発明の方法により結晶化されたシリコンを用
いたチヤネル部分で、下部ゲートとの間の絶縁膜
は350AのSiO2である。30S,30Dはそれぞ
れ、結晶化シリコン中に作られたn+ソース、n+
ドレインであり、33はn+多結晶シリコンで作
られた上部ゲートである。上部ゲート絶縁膜厚は
250Aである。32S,32Dはソース及びドレ
インの引出し電極である。このトランジスタは第
2図で説明した本発明の実施例の構造から従来の
シリコンゲート技術を用いて作ることができる。
第4図は第3図により説明した新型FETの出力
特性を説明するためのもので、上部ゲート33か
らも下部ゲート40からも同程度にチヤネル電流
の制御が可能であり、さらに、下部ゲートに与え
るバイアスで上部ゲートの閾値電圧の制御を行う
ことも可能である。
[発明の効果] 以上述べたように、本発明は熔融結晶化しよう
とする薄膜の半導体素子の重要部分を配置する部
位の下に第1の薄い高融点薄膜を配置し、更に基
板(基板が多層構造である場合は基板側の第2の
良熱伝導性の薄膜)との間に、第1の良熱伝導性
の薄膜と1600Å以上の熱伝導の悪い材料から成る
第2の高融点薄膜とから少なくとも成る構造を部
分的に挿入することにより、又は半導体素子の重
要部分を配置する部位の上記薄膜下の第1の高融
点薄膜を1000Å以下とし、他の部分は1000Åより
厚くすることにより結晶化薄膜下に1000Å以下の
薄い高融点薄膜を部分的に有する構造を持つた試
料の熔融結晶化を一様にできるという効果を有す
るものであり、しかも、前記の部分の結晶性を優
先的に良好に製造することができる利点がある。
従つて、一様な熔融結晶化膜の中に素子の重要部
分が優先的に良好な結晶で構成され、しかも第1
の良熱伝導性の薄膜を上記素子のチヤネル等重要
部分を制御する手段として用いることができるな
ど、格別な効果を有するトランジスタの製造方法
を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を説明するための図、
第2図は本発明の他の実施例を説明するための
図、第3図は本発明のさらに他の実施例の図、第
4図は第3図に示す実施例のFETの出力特性を
説明するための図、第5図は従来技術を説明する
ための図である。 図中、10は基板、20は第1の高融点薄膜、
20′は第1の高融点薄膜の薄い部分、30は結
晶化する薄膜、30Cは結晶化された薄膜(チヤ
ネル部分)30Dは結晶化された薄膜(n+ドレ
イン)、30Sは結晶化された薄膜(n+ソース)、
32Dはドレインの引出し電極、32Sはソース
の引出し電極、33はn+多結晶シリコンの上部
ゲート、40は第1の良熱伝導性の薄膜(n+
結晶シリコンの下部ゲート)、41は第2の高融
点薄膜(1600〜5400ÅのSiO2)である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 熔融結晶化されるべき半導体薄膜30と、該
    半導体薄膜30に接して基板側に設けられた第1
    の高融点絶縁膜20とからなる二層構造に、更に
    前記第1の高融点絶縁膜の下にゲートとなる第1
    の良熱伝導性の薄膜40と、熱伝導の悪い材料か
    らなる第2の高融点薄膜41とからなる第2の二
    層構造を少なくとも基板側に挿入した積層構造に
    おいて、前記第2の高融点薄膜41の膜厚を1600
    Å以上とし、前記第1の高融点絶縁膜20は、少
    なくとも前記半導体薄膜30のトランジスタのチ
    ヤネルを配置する部位に接する部分の膜厚を1000
    Å以下とし、他の部分は1000Åより厚い厚さと
    し、上記半導体薄膜30を熔融結晶化させるにあ
    たり、前記チヤネルを配置する部位から結晶化を
    開始させ、トランジスタのチヤネルをゲートと自
    己整合状態で単結晶となすことを特徴とするトラ
    ンジスタの製造方法。 2 熔融結晶化されるべき半導体薄膜30の、少
    なくともトランジスタのチヤネルを配置する部位
    の下に第1の高融点絶縁膜20′を配置し、更に
    基板との間に、ゲートとなる第1の良熱伝導性の
    薄膜40と熱伝導性の悪い材料からなる第2の高
    融点薄膜41とから少なくともなる構造を部分的
    に挿入し、前記第1の高融点膜20′の厚さを
    1000Å以下、第2の高融点薄膜41の厚さを1600
    Å以上とし、上記半導体薄膜30を熔融結晶化さ
    せるにあたり、前記チヤネルを配置する部位から
    結晶化を開始させ、トランジスタのチヤネルをゲ
    ートと自己整合状態で単結晶となすことを特徴と
    するトランジスタの製造方法。
JP16872685A 1985-07-31 1985-07-31 薄膜の結晶化方法 Granted JPS6230688A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16872685A JPS6230688A (ja) 1985-07-31 1985-07-31 薄膜の結晶化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP16872685A JPS6230688A (ja) 1985-07-31 1985-07-31 薄膜の結晶化方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6230688A JPS6230688A (ja) 1987-02-09
JPH0432039B2 true JPH0432039B2 (ja) 1992-05-28

Family

ID=15873284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16872685A Granted JPS6230688A (ja) 1985-07-31 1985-07-31 薄膜の結晶化方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6230688A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63139240U (ja) * 1987-03-03 1988-09-13

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5855395A (ja) * 1981-09-30 1983-04-01 Toshiba Corp シリコン単結晶膜の成長方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6230688A (ja) 1987-02-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4514895A (en) Method of forming field-effect transistors using selectively beam-crystallized polysilicon channel regions
JPH0451071B2 (ja)
JPH0334669B2 (ja)
JP2003086604A (ja) 薄膜半導体装置及びその基板ならびにその製造方法
JPH0650778B2 (ja) 薄膜トランジスタおよびその製造方法
JPH0556314B2 (ja)
JPH0580159B2 (ja)
KR100317638B1 (ko) 폴리실리콘 박막트랜지스터 소자 및 그 제조방법
JPS6298774A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JP3287834B2 (ja) 多結晶半導体薄膜の熱処理方法
JP3071818B2 (ja) 半導体基板の製造方法
JPS6148976A (ja) 薄膜トランジスタ
Buchner et al. Laser recrystallization of polysilicon for improved device quality
JP2939819B2 (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JPS6180813A (ja) 薄膜半導体素子
JPS6230688A (ja) 薄膜の結晶化方法
JP2830718B2 (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JPH03132041A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6347253B2 (ja)
JPH0560668B2 (ja)
JPS58114440A (ja) 半導体装置用基板の製造方法
JPS6037618B2 (ja) 半導体装置
JP2586810B2 (ja) 薄膜半導体装置およびその製造方法
JPS61166074A (ja) 絶縁ゲ−ト型トランジスタ及びその製造方法
KR100194675B1 (ko) 수직형 인버터 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term