JPH0682644B2

JPH0682644B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0682644B2
Application number: JP1321622A
Authority: JP
Inventors: ジェームスマックカロッチデビット
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1988-12-14
Filing date: 1989-12-13
Publication date: 1994-10-19
Anticipated expiration: 2009-10-19
Also published as: JPH02202022A; EP0389694A1; GB2226182A; GB8829161D0

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は半導体層を化学的反応性周囲雰囲気内でレーザ
ービームまたは他の輻射エネルギーに曝露することによ
り材料を半導体層から化学的にエッチング除去する半導
体装置の製造方法に関するものである。特に、かかる方
法は、例えばこの方法で他の領域をエッチングすること
により形成した一つ以上の結晶質珪素領域に設けた活性
領域を有する装置を製造することにあるが、これのみに
限定されるものではない。

（従来の技術）珪素および他の半導体材料を、特にハロゲン含有ガス周
囲雰囲気中でレーザー誘導化学エッチングすることは、
「ケミカル・プロセシング・ウイズ・レーザーズ」と題
する本のセクション8.2,第173頁〜184頁（1986年スプリ
ンゲル−ベルラーグベルリン，ハイデルベルグ，ニュー
ヨーク，ロンドン，ザ・スプリンガー・シリーズ・イン
・マテリアルス・サイアンス）に記載されている。一般
に化学的エッチングには周囲の反応体の物理的または化
学的吸着、吸着された種とエッチングすべき材料の原子
または分子との間の反応および生成物分子の脱着が含ま
れる。レーザー放射または他の輻射エネルギーは周囲の
分子、吸着質−表面複合体および／または輻射エネルギ
ーに曝露した材料の光熱および／または光化学的励起に
よりこれ等のプロセスの任意のものまたはすべてに影響
を与えることができる。第163〜168頁の表8.1に珪素お
よび他の半導体材料と一緒に用いられた種々のレーザー
誘導化学的エッチング装置が要約されている。赤外波長
の二酸化炭素およびYAGレーザーおよび紫外線波長のエ
キシマレーザーが種々のエッチング装置で使用されて
きた。

かかるレーザー誘導化学的エッチング装置を使用して、
半導体材料（例えば珪素）を非半導体材料（例えば二酸
化珪素または窒化珪素）の存在下でまたはこの逆で選択
的にエッチングすることおよび層をレーザービームに局
部的に曝露することにより半導体層の領域を局部的にエ
ッチングすることは知られている。また紫外レーザービ
ームにより半導体材料中に電子−ホール対を光生成する
ことがエッチング速度を測定する際の重要な機構であ
り、ハロゲンラジカルの表面反応速度を増して半導体材
料中の電子密度を増すことも注目されてきた。ｎ形材料
をｐ形材料より速くエッチングすることができ、導電帯
に多くの電子を有する高度にドープした材料を低ドープ
材料より速くエッチングできるのはこの機構であるよう
である。

また特開昭59-186328号公報から半導体材料の薄膜をHCl
ガス周囲雰囲気中で、珪素フィルムの領域の下にある二
酸化珪素絶縁層においてCO₂レーザーから赤外エネルギ
ーを吸収することにより選択的にエッチングすることも
知られている。

（発明が解決しようとする課題）このレーザーエネルギーは、珪素フィルムまたはHCl周
囲雰囲気では重要な程度までは吸収されない。二酸化珪
素層（赤外エネルギーの吸収により加熱された）は、多
結晶である珪素フィルムの上層領域を加熱し、この上層
多結晶領域は、二酸化珪素層により被覆されていない基
板領域上の珪素フィルムの隣接（単結晶）領域に関して
優先的にHCl周囲雰囲気でエッチングされる。然しこの
方法の欠点は、絶縁層をレーザービームで強力に加熱す
ることが必要であることで、この理由はこの層が接触し
ている基板領域も加熱することである。この加熱は基板
および絶縁層の界面で半導体の特性を劣化し、例えば基
板に既に形成されているあらゆる半導体装置の構造を劣
化する場合がある。

（課題を解決するための手段）本発明は、曝露した半導体材料の領域の優先的エッチン
グを可能にして材料自体また部分的にはガス周囲雰囲気
における輻射エネルギーの吸収により所望のパターンを
与え、且つ絶縁層における輻射エネルギーの吸収により
すべての下層の絶縁層の強力な加熱を必要とすることな
く結晶質半導体材料の領域に対して自己整列するように
して非晶質材料をエッチングすることができる。

本発明において、半導体層が結晶質半導体材料の第１領
域に加えて結晶質の少い材料の第２領域を有し、両領域
を化学的に活性のガス周囲雰囲気中で輻射エネルギーに
曝露して第２領域を第１領域に対して優先的にエッチン
グして半導体装置を製造するに当り、第２領域がほぼ非
晶質材料から成り、輻射エネルギーが少くとも１つの紫
外波長から成り、紫外輻射エネルギーがガス周囲雰囲気
中で弱く吸収されて周囲雰囲気中で化学的活性基を生成
し、半導体層に強く吸収されて第１領域の結晶質材料よ
り第２領域の非晶質材料を一層強力に直接加熱し、これ
により化学的活性基を有する非晶質材料を化学的にエッ
チングすることを特徴とする半導体装置の製造方法を提
供する。

本発明は（任意の下にある絶縁層を加熱する必要なく且
つエッチングすべき領域だけに曝露を局所化する必要な
しに）半導体層の領域の局部的エッチングを選択的に達
成して非晶質形態のこの領域が輻射エネルギーに吸収し
てこれにより加熱されるように輻射エネルギーの波長を
紫外範囲であるように設定することにより、選択的に残
すことができることを本発明者が知見したことに基づ
く。この方法で半導体層を直接加熱することおよび輻射
エネルギーを用いて周囲雰囲気中で化学的活性基を生成
することにより、下層の基板領域の温度をエッチング処
理中二酸化珪素層を介して行うCO₂レーザー加熱に対す
るより有意に低くすることができる。非晶質領域は、結
晶質材料と同様に輻射エネルギーに曝露した場合でも、
結晶質材料より一層強力に加熱される。この強力加熱
は、非晶質材料における紫外線の吸収が大であることに
いくぶん起因すると考えられるが、非晶質材料の低熱伝
導率が主要な役割をはたすようである。非晶質領域をエ
ッチングするこの方法の結晶質領域のエッチングにおい
て常にすぐれている程度は、半導体材料における電子−
ホール対の光生成が結晶質領域を非晶質領域より一層導
電性にすることが予期される場合でも、エッチングに際
し極めて良好な選択性を与えることができることが見出
される。

半導体層は、製造する装置に左右されるが、半導体基板
の表面隣接部分であるか、または半導体材料、絶縁材料
または導電性材料或いはこれ等の組合せとすることがで
きる基板の表面上に堆積する半導体材料の層とすること
ができる。半導体層はその構造体において連続であるか
または不連続（例えば基板の表面に一工程に亘って堆積
される場合）であってもよい。結晶質領域は、非晶質材
料の局部的結晶化により形成されるかまたは非晶質領域
は結晶質材料の局部的損傷（例えばボンバードによる）
により形成することができる。部分的に結晶質であり、
部分的に非晶質である基板表面上に成長により層を形成
する場合、堆積条件は半導体材料が結晶質基板領域上に
結晶質形態で成長するか、他の基板上に堆積する材料が
非晶質形態で成長するように選択することができる。或
いはまた層の結晶質領域は堆積後アニール処理により形
成することができる。

非晶質材料の輻射エネルギーによる加熱を高めるため
に、非晶質材料は、結晶質材料を、形成する基板表面よ
り少くとも広範囲に反射性および／または熱絶縁性であ
る基板領域上に形成するのがよい。このことは、薄層を
エッチングする場合に特に有利であり、加熱した非晶質
材料の下の熱絶縁領域がまた加熱に対し下層の基板部分
を保護する断熱層を提供する。従って、例えば加熱した
非晶質材料は、非晶質材料と反射性界面を形成する窒化
珪素から成り且つ良好な熱絶縁性を有する絶縁層上に存
在させることができる。このことは更に紫外輻射エネル
ギーによる下層部分の基板の加熱を減ずる。

またこれ等の異なる基板領域は、堆積した層の異なる領
域に適切な結晶特性を有する。特に有利な装置において
は、結晶質基板上に基板の領域を曝露する開口を有する
絶縁層を形成し、半導体材料を堆積して絶縁層上および
開口における基板上に半導体層を形成する。この構造
は、半導体材料を絶縁層上でほぼ非晶質とし、開口にお
ける結晶質基板上で結晶質にすることを可能にする。こ
の配置で半導体層を、エッチング工程で絶縁層の表面か
らその厚さ全体に亘り除去して絶縁層を曝露し、絶縁層
の開口に結晶性半導体物質を残すことができる。次いで
この得られた構造は、製造する装置に必要とされる構造
によって左右される異なる方法で使用することができ
る。

高強度紫外線電球を、エッチング工程用の輻射エネルギ
ー源として使用することができる。然し、紫外輻射エネ
ルギーの平行で更に強力なビームを得るためにレーザー
（例えばエキシマ型の）を使用するのが特に有利であ
る。更にレーザーからの波長は、層の材料およびその周
囲雰囲気に関連して、ランプの場合よりも一層容易に選
定して輻射エネルギーの吸収を異なる材料に対して所望
の結果を達成するように制御することができる。このよ
うにして、特定のガス周囲雰囲気で、エッチングするの
に使用する化学的反応性基を、適当なレーザー波長によ
る周囲の分子の励起および解離により形成することがで
きる。

次に図面を参照して本発明を実施例により説明する。

図面は図式のもので、寸法通り記載してない。特に断面
の厚さ方向では、便宜上また明瞭にするため割合を拡大
または縮小して示してある。また一例に使用した記号
は、他の例においても同様の部分または対応する部分を
示す。

第４図は、半導体層１を化学的反応性周囲雰囲気３にお
いて輻射エネルギー２を曝露することにより材料1aを半
導体層１からエッチング除去する半導体装置の製造にお
ける一工程を示す。本発明においては、半導体層１はほ
ぼ非晶質材料1aの少くとも一つの領域以外に結晶質材料
1bの少くとも一つの領域を用いて形成されており、結晶
質と非晶質の両材料の領域を、少くとも一つの紫外波長
からなる輻射エネルギー２に曝露する。紫外輻射エネル
ギー２はガス周囲雰囲気中で弱く吸収されて周囲雰囲気
３中で化学的反応性基を生成し、半導体層１で強く吸収
されて結晶質材料より一層強力に非晶質材料を直接加熱
し；これにより非晶質材料1aは結晶質材料1bに対して優
先的に雰囲気３中で反応性基によって化学的にエッチン
グ除去される。

第４図に示す構造において層１は基板６上の絶縁層４お
よび５における窓の縁で不連続部を有する。非晶質材料
1aは絶縁層4,5の表面上に存在し、結晶質材料1bは窓内
の低位の基板表面に存在する。このようにしてエッチン
グすることにより、非晶質材料1aを絶縁層4,5の表面か
ら全体的に除去することができる。特定の形態のこの構
造の製造につき第１図および第２図を参照して説明す
る。

第１図の段階における半導体装置本体を、例えば単結晶
珪素基板６により形成することができる。例えば二酸化
珪素の連続層５は基板６の表面に既知方法で（例えば化
学蒸着法により）設けることができる。次いで例えば窒
化珪素の連続層４を、二酸化珪素層５の表面に既知方法
で堆積することができる。層４および５の厚さは層４お
よび５がはたす機能に従って選定する。層４および５の
一方または両方は、製造した装置に保持するかまたは第
４図の段階後除去する。二酸化珪素層５は基板表面の一
部分を不活性化し保護するのに役立つ。少くとも第４図
の段階において、窒化珪素層４は層１により吸収されな
い紫外輻射エネルギー２のすべてを反射するのに役立
ち、かくして特にエッチング工程の終りに向って下方の
部分の珪素基板６の加熱を減ずる。また上方の非晶質材
料1aが除去された場合に、窒化珪素４における紫外線の
若干の吸収がおこる。その厚さは、例えば約100nm（ナ
ノメートル）とすることができる。層４と５の全体の代
表的厚さは、例えば500nmである。

次いでホトレジスト層７を窒化珪素層４上に被覆し、選
択的に曝露して少くとも１個のエッチング剤窓7cを形成
し、この窓を介して窒化珪素層を既知方法で実質的にエ
ッチングする。窒化珪素層４における得られた窓4cを介
して二酸化珪素層５をエッチングし、このエッチング
を、二酸化珪素層５における得られた窓に、窒化珪素層
４における窓4cの縁部が突き出るまで続けるのがよい。

次いで、第２図に示す如く、窒化珪素層４の表面および
窓4cにおける基板表面を、既知方法で非晶質珪素で蒸着
により被覆して例えば150〜300℃の範囲の堆積温度で層
１を形成する。層１は、例えば50〜250nmの範囲の厚さ
を有するのがよい。得られた層１は窒化珪素層４におけ
る窓4cの縁部で窓の突出しおよび厚さの薄い珪素層１に
よって不連続となっている。層１のすべての領域1aおよ
び1bは、第２図に示すように堆積した場合非晶質であ
る。

次いで珪素層１を、例えば本体を650℃で15分間加熱す
ることによってアニールして窓4cにおける単結晶珪素基
板６と接触する非晶質材料の領域1bを結晶化する。この
状態で材料1bは単結晶とすることができる。窒化珪素層
４上の材料1aは少くとも主として非晶質のままである。
然し、特に堆積およびアニールの温度を高くしアニール
時間を長くする場合には、全体的に非晶質であり得ない
ことに注意すべきである。このようにして、約10nmまた
はこれより小さい平均粒径を有する小さい微結晶が非晶
質材料中に埋置されて存在し得る。本発明の目的のた
め、かかる埋置された微結晶は許容し得る。この理由は
材料1aが結晶化した部分1bより有意に低い熱伝導度を有
し、結晶質材料1bより輻射エネルギー２により著しく強
力に加熱されるからである。

不連続層１を形成するのには若干の利点がある。結晶化
が本体全体を単に加熱することにより達成された場合で
も非晶質材料1aと結晶化した材料1bとの間には明らかな
差異がある。結晶化した部分1bと絶縁層４および５の窓
縁部との間の間隙が、また絶縁層４および５による部分
1bの結晶格子の歪むのを防止する。かかる格子歪の防止
はすべてではないが若干の種類の半導体装置において重
要である。

第３図は、第４図の構造体および本発明の他の装置の構
造体のエッチングに使用することができる一例の既知装
置を示す。エッチングは出口31を有する反応室30にポン
プを連結し室30内に部分真空を形成して実施する。所望
のエッチングガス組成物を入口32を介して室30に供給す
る。装置本体６等を、加工領域内で動かし且つ室の窓34
を介して紫外レーザービーム２に曝露することができる
作業テーブル33上に取付ける。21はレーザーを示す。装
置はまた顕微鏡25または他の手段（テレビジョン監視器
に接続することができる）を備えて作業テーブル33上の
本体６を観察する。レーザービーム２を石英プリズム26
を介して本体６等に向けることができ、プリズム26は光
路28を作業領域から観察手段25までとすることができる
ようにレーザービームの通路から外れて動かすことがで
きる。プリズム26はまたビーム２の通路で可動性であっ
てビーム２を本体６等の特定の領域に向けることができ
る。ビーム２は本体６等に垂直に入射してその加熱効果
を最高にする。またレーザービーム用光トラップ27がこ
の装置に含まれる。装置のこれ等のすべての構成部品は
既知の形態のものとすることができる。本発明者はエキ
シマ型のレーザー21により紫外範囲の所望波長で操作す
る大きい領域に対する極めて均一で且つ制御し得る露出
が得られることを見出した。レーザービーム２の通路を
第３図に示す光学装置により固定し、本体６等をテーブ
ル33上でＸおよびＹ方向に横に動かして所望の如く大領
域をビームに曝露する。マスク35を室30内の固定した位
置に設けてマスクの下を移動する本体６等の選定した領
域を、他の領域は遮蔽して曝露することができる。

ガス組成とレーザー波長の種々の組合せを使用して非晶
質半導体材料1aをエッチング除去することができる。非
晶質珪素材料1aに対して、例えば次の組合せを用いるこ
とができる。

193nmのArFレーザー波長の場合、ガスはCF₂Br₂，CF₂Cl₂
または例えばNF₃とすることができ； 248nmのKrFレーザー波長の場合、ガスは例えばCF₂Br₂と
することができる。

これ等の組合せは非晶質珪素材料1aを結晶質珪素材料1b
より速くエッチングする際、良好な選択性を提供するこ
とを見出した。例えば10〜100Hzの範囲のパルスレート
の場合例えば約150mJ・cm^-2／パルスの全低い流束量ビ
ームが使用された。エッチングを行うレーザー波長は、
レーザー光の弱いが有意な吸収がガス中で行われる波長
と一致し、従ってレーザービームの作用により、周囲の
ガス分子を励起し解離する際ガスが化学的反応性基を生
成すると考えられる。吸収の度合はガス圧力に左右され
る。ガスの圧力を増すことは、周囲雰囲気３におけるビ
ームの吸収を増し、従って層１に入射するパルスエネル
ギー密度を減ずる。２〜20トル（約267〜2667Pa）の範
囲のガス圧が使用されてきた。

50nmの厚さを有する層１の場合、ArF光２はガスがCF₂Br
かまたはCF₂Cl₂であるのに拘らず非晶質珪素1aの化学的
エッチングを導く。然し200nmの厚さの層１では、CF₂Br
₂におけるKrF光だけは低パルスエネルギーでエッチング
することを見出した。このことは、層が薄くなると一層
大である層１のビーム加熱が、ガス吸収が低い場合一層
重要であることを示す。XeF光（その352nmの波長では、
これ等の２種のガスのいずれかによる有意な範囲までは
吸収されることがない）の極端な場合では、ビーム加熱
により層１に大きい構造上の変化を生じ得るほど大であ
る高いパルス流速量（約300mJ・cm^-2／パルス）でCF₂Br
₂の存在下においてだけエッチングが行われることを見
出した。レーザー波長およびガス組成が、例えば有意な
吸収を生ずる場合でも、それ以下では非晶質珪素1aの有
意なエッチングが行われない層１に入射するパルス流速
量のしきい値（例えばKrFエキシマレーザー21および2
000Paの圧力下CF₂Br周囲雰囲気で約130mJ・cm^-2／パル
ス）が観察された。このことは、エッチングプロセスへ
のビーム加熱の重要性を更に示すものである。然し本発
明におけるこのビーム加熱は半導体材料１における紫外
ビーム２の吸収による半導体材料1aの直接加熱であっ
て、二酸化珪素層５と珪素基板６との界面で有意な加熱
が行われないことは注目すべきである。

エキシマレーザー21は、各レーザーパルスが別々に層
１の露出表面へのエネルギー入射で単一ショットとして
考えられるような遅いパルスレートで操作することがで
きる。パルスレートを10Hzから40Hzに増すことにより、
エッチング速度が約40％だけ増加することが見出され
る。このことは恐らく蓄積的加熱効果によるものであ
る。単結晶珪素材料1bの熱伝導率は非晶質材料1aの熱伝
導率より著しく大であり、例えば常温において約２倍
で、尚800Kでこれより大である。従って結晶質材料1bへ
のパルスエネルギー入力は消散されるが、非晶質材料1a
へのパルスエネルギー入力はその表面を強力に加熱す
る。非晶質材料1aの加熱は、下層の熱および電気絶縁層
４および５の存在によって更に増すが、単結晶珪素基板
６は単結晶材料1bで更に良好な熱伝導路を提供する。更
に絶縁層４および５に対して二酸化珪素上に窒化珪素を
使用する利点は、反射が層1a,4および４と５の界面で行
なわれ、窒化珪素が二酸化珪素より紫外線をよく吸収す
ることである。非晶質珪素材料1aが窒化珪素層４上に存
在する場合には、この材料1aが紫外線２を強力に吸収し
て極めて僅かな紫外線しか層構造4,5および下層の珪素
基板６に達しない。然し、非晶質材料1aの大部分がエッ
チングされて紫外線２を吸収するのにほとんどまたは全
く残存しない場合には、窒化珪素４を含むことにより反
射および若干の吸収が下層の珪素基板６における紫外線
２の過剰な吸収を防止する。二酸化珪素層５および珪素
基板６の界面の有意な加熱はない。

計算すると、第４図に示す配置で150mJ・cm^-2／パルス
のKrF紫外線２への曝露で非晶質材料1aでは約1000℃に
近い表面温度、単結晶材料1bでは250℃以下から300℃ま
での表面温度になる。周囲雰囲気３における反応性基と
この加熱の結果として、非晶質半導体材料1aは絶縁層４
および５の窓内の単結晶材料1bより著しく速い速度で化
学的にエッチングされる。所定の条件下で、非晶質珪素
1aのエッチング速度は約10pm（ピコメートル）／パルス
であるが、結晶質珪素1bのエッチング速度や約0.7pm/パ
ルスである。非晶質珪素材料の層1aの50nmの厚さを10Hz
のパルスレートで約８分で除去することができるが、10
0Hzのパルスレートでは１分以下で除去される。この期
間中10％以下の厚さの単結晶珪素材料層1bが除去され
る。窒化珪素の（曝露した二酸化珪素の）認知されるエ
ッチングはない。結晶質珪素1bに対して非晶質珪素1aを
エッチングする選択性は、パルスエネルギーが250mJ・c
m^-2へと増加するにつれ僅かに減少し、130mJ・cm^-2（し
きい値の丁度前）に近づくにつれ増加する。

光子解離機構は少くともCF₂X₂（ここでＸはBrまたはC
l）の場合反応性基を生成することに応答し、次の工程
がエッチングに含まれる：（ａ）光子のCF₂X₂による吸収、次いで分子が解離して
Ｘ原子の一つを遊離しかくしてCF₂X基を生ずる。

（ｂ）高温非晶質珪素の近くで生ずるCF₂X基は、気相で
再結合が起る前に吸収される。

（ｃ）吸収された基は熱的に解離し、SiF₄が形成され、
これが次いで高温領域1aから脱着する。

若干の半導体装置では両絶縁層４および５または二酸化
珪素層の少くとも一部分を窓の付近に保持するのが望ま
しい。然し第５図は絶縁層４および５の両者を、第４図
に示す段階の後で少くとも窓の付近からエッチングし、
金属電極層11〜13を設けて結晶質珪素領域1bへ、および
珪素基板６の層15および16へ別の接続を形成する。領域
1bは、例えば層15がベース領域を形成し、層16がコレク
タ領域を形成するトランジスタのエミッタ領域とするこ
とができる。層15および16の導電型を決定するドーピン
グを第１図に示す段階前に実施する。領域1bの導電型を
決定するドーピングは珪素層１を堆積す間に行うことが
でき、かつ／または１以上のかかるドーピングを第２図
の段階で堆積後（例えば領域1bの結晶化前または後のい
ずれかでドーピング剤、イオンイオンプランテーショ
ンにより）行うことができる。第５図のトランジスタ
は、ｎ−ｐ−ｎまたはｐ−ｎ−ｐのバイポーラトランジ
スタ或いは例えばｎ形エミッタ、ベースおよびコレクタ
領域1b,15および16夫々を、ｎ形領域1bと15の間並びに
ｎ形領域15と16の間のｐ形ドーピング剤を有する空乏バ
リア層を一緒に有するホットエレクトロントランジ
スタとすることができる。領域1bは異なるドーピングの
領域若しくは異なるドーピングの濃度の領域の積層を含
む。

第６図は、他の半導体装置の配置を示し、この装置では
突き出した窓を有さず、第１図および第２図における如
く二重層を必要としない。この場合、堆積した珪素が絶
縁層4,5上および窓における単結晶基板６上に連続層１
を形成する。窓内の領域1bを、例えば堆積後構造体をア
ニールすることにより結晶質にするが、絶縁層4,5上の
領域1aは非晶質のままである。然る後、紫外レーザー誘
導化学的エッチングを、例えば第３図に示す装置で且つ
第４図と同様の方法で実施して非晶質材料1aを絶縁層か
ら除去する。結晶質領域1bを層4,5の窓内に保持して装
置の活性領域を形成する。この領域1bは、例えばトラン
ジスタベース領域を供給し、この領域は絶縁層4,5によ
り横方向で包囲され、次いでエミッタ領域を局部的に設
ける。

第７図は、本発明の方法により他の装置を製造する例を
示す。この場合、層１の結晶質領域の形成は基板の性質
により決定されない。従って、半導体層１を基板41の絶
縁層45上に堆積することができる。層45上の層１の全体
はその堆積の結果として非晶質である。層１の一部分1b
は、良好に集束したレーザービーム20を用い既知方法で
局部的にアニールすることにより結晶質とする。この場
合アニールした部分1bは常態では全体的に単結晶ではな
いが、通常大きい単結晶を有する多結晶である。層１の
残部1aは非晶質のままである。CO₂レーザーの赤外ビー
ム20をこの目的のために使用することができ、珪素層１
の表面をこの局部的アニール処理中例えば窒化珪素の封
入層42により保護することができる。封入層42（存在す
る場合）を除去した後、層１を紫外レーザー誘導化学的
エッチング法で（例えば第３図の装置で、第４図に示す
ものと同様の方法で）曝露して非晶質材料1aを除去し、
結晶質材料1bを残す。

上述するところから、他の変形がこの技術の分野におけ
る通常の知識を有する者には明らかであると考える。即
ち例えば堆積およびエッチング工程を繰返して積層構造
を形成することができる。他の変形例は、既にレーザー
誘導プロセスシステムおよび装置においてまた半導体
装置の製造において知られており、既に記載した特徴の
代りにまたは特徴に加えて使用することができる他の特
徴を含む。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第４図および第５図は本発明の方法に
より半導体装置を製造する際の各段階における半導体装
置本体の部分断面図、第３図は第４図に示すレーザー誘導化学エッチング工程
を行う一例装置の一部を断面で示す側面図、第６図および第７図は本発明の異なる２つの方法で半導
体装置を製造する際の半導体本体の部分断面図である。１……半導体層２……輻射エネルギー（またはレーザービーム）３……化学的反応性周囲雰囲気４……絶縁層（または窒化珪素層）５……絶縁層（または二酸化珪素層）６……基板、８……ホトレジスト層 11,12,13……金属電極層 15……ベース領域、16……コレクタ領域 20……赤外ビーム、21……エキシマレーザー 25……観察手段（または顕微鏡） 26……石英プリズム、27……光トラップ 28……光路、30……反応室 31……出口、32……入口 33……作業テーブル、34……窓 35……マスク、41……基板 42……封入層、45……絶縁層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体層が結晶質半導体材料の第１領域に
加えて結晶質の少い材料の第２領域を有し、両領域を化
学的に活性のガス周囲雰囲気中で輻射エネルギーに曝露
して第２領域を第１領域に対して優先的にエッチング除
去して半導体装置を製造するに当り、第２領域がほぼ非
晶質材料から成り、輻射エネルギーが少くとも１つの紫
外波長から成り、紫外輻射エネルギーがガス周囲雰囲気
中で弱く吸収されて周囲雰囲気中で化学的活性基を生成
し、半導体層に強く吸収されて第１領域の結晶質材料よ
り第２領域の非晶質材料を一層強力に直接加熱し、これ
により化学的活性基を有する非晶質材料を化学的にエッ
チングすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】結晶質基板上に基板の領域を曝露する開口
を有する絶縁層を形成し、半導体材料を絶縁層上および
開口における基板上に堆積して半導体層を形成し、半導
体材料が絶縁層上でほぼ非晶質であり、開口において結
晶質基板上で結晶質であることを特徴とする請求項１記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】絶縁層が紫外輻射エネルギーによる下層部
分の基板の加熱を減ずる窒化珪素から成ることを特徴と
する請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】半導体層を、その厚さ全体に亘って絶縁層
の表面から除去して絶縁層を曝露し、絶縁層の開口内に
結晶質半導体材料を残すことを特徴とする請求項２また
は３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】開口内の半導体材料を、半導体層を堆積後
アニールすることにより、結晶質基板上で結晶質にする
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つの項に記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】半導体材料が珪素から成り、反応性周囲雰
囲気が紫外輻射エネルギーの作用により化学的活性基を
生成するCF₂Br₂を含むことを特徴とする請求項１〜５の
いずれか一つの項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】紫外輻射エネルギーがレーザービームの形
態であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つ
の項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】レーザービームをエキシマレーザーによ
り発生させることを特徴とする請求項７記載の半導体装
置の製造方法。