JPH0732123B2 - 半導体装置用基板の製造方法 - Google Patents
半導体装置用基板の製造方法Info
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- JPH0732123B2 JPH0732123B2 JP60261772A JP26177285A JPH0732123B2 JP H0732123 B2 JPH0732123 B2 JP H0732123B2 JP 60261772 A JP60261772 A JP 60261772A JP 26177285 A JP26177285 A JP 26177285A JP H0732123 B2 JPH0732123 B2 JP H0732123B2
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Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子デバイス工業に用いられる半導体デバイ
ス製造に必要な、半導体装置用基板の製造方法に関する
ものである。
ス製造に必要な、半導体装置用基板の製造方法に関する
ものである。
従来、例えばアプライド・フィジクス・レター（Appl.P
hys.Lett.）41巻1982年,379〜381ページに記載されてい
るように、絶縁体膜上に形成した多結晶半導体膜に、チ
ャネリングイオン注入を行ない、ある特定の結晶学的方
位をもった結晶粒を残して他の部分を非晶質化し、熱処
理を行ない横方向固相エピタキシャル成長法で結晶粒を
成長させ、所望の結晶学的方位を有する結晶粒からなる
多結晶半導体膜を得る方法が報告されている。
hys.Lett.）41巻1982年,379〜381ページに記載されてい
るように、絶縁体膜上に形成した多結晶半導体膜に、チ
ャネリングイオン注入を行ない、ある特定の結晶学的方
位をもった結晶粒を残して他の部分を非晶質化し、熱処
理を行ない横方向固相エピタキシャル成長法で結晶粒を
成長させ、所望の結晶学的方位を有する結晶粒からなる
多結晶半導体膜を得る方法が報告されている。
ところが、この従来の方法では、チャネリングイオン注
入を行なう前の多結晶半導体膜の形成の際に、チャネリ
ングイオン注入によって非晶質化されない結晶粒が存在
する位置を制御できないため、後の熱処理による固相エ
ピタキシャル成長の種結晶となる結晶粒の位置を制御す
る事ができず、熱処理後に得られる多結晶半導体膜の、
個々の結晶粒の位置，大きさ，および形状の制御が不可
能であり、該半導体膜にデバイスを作製しても、再現
性，均一性の優れた特性を備えたデバイスが得られな
い、等の問題点がある。
入を行なう前の多結晶半導体膜の形成の際に、チャネリ
ングイオン注入によって非晶質化されない結晶粒が存在
する位置を制御できないため、後の熱処理による固相エ
ピタキシャル成長の種結晶となる結晶粒の位置を制御す
る事ができず、熱処理後に得られる多結晶半導体膜の、
個々の結晶粒の位置，大きさ，および形状の制御が不可
能であり、該半導体膜にデバイスを作製しても、再現
性，均一性の優れた特性を備えたデバイスが得られな
い、等の問題点がある。
本発明は、このような従来例の欠点を改善する目的で、
絶縁体膜上に形成した多結晶半導体膜表面の一部のみを
露出させて他の部分を非晶質膜で覆う事によって、露出
した部分にのみチャネリングイオン注入が起こり他の部
分にはランダムイオン注入が起こる条件が得られ、後の
熱処理による固相エピタキシャル成長の種結晶となる結
晶粒の位置を制御する事を可能とし、個々の結晶粒の結
晶学的方位の他、位置，大きさ，および形状の制御が可
能な半導体装置用基板の製造方法を提供する。
絶縁体膜上に形成した多結晶半導体膜表面の一部のみを
露出させて他の部分を非晶質膜で覆う事によって、露出
した部分にのみチャネリングイオン注入が起こり他の部
分にはランダムイオン注入が起こる条件が得られ、後の
熱処理による固相エピタキシャル成長の種結晶となる結
晶粒の位置を制御する事を可能とし、個々の結晶粒の結
晶学的方位の他、位置，大きさ，および形状の制御が可
能な半導体装置用基板の製造方法を提供する。
本発明によれば、少なくとも表面に絶縁体層を備えた基
板上に多結晶半導体膜を形成し、さらに、該多結晶半導
体膜表面の一部のみが露出するように該表面上に露出し
た部分ではチャネリングイオン注入を起こし他の部分で
はランダムイオン注入を起こすための非晶質膜を形成
し、さらに該基板イオン注入を行なう事によって、該多
結晶半導体膜の露出した部分にのみ特定の方位をもつ結
晶粒をのこして他の部分を非晶質化し、さらに、熱処理
を施し単結晶領域を有する半導体膜を得る事を特徴とす
る半導体装置用基板の製造方法が得られる。
板上に多結晶半導体膜を形成し、さらに、該多結晶半導
体膜表面の一部のみが露出するように該表面上に露出し
た部分ではチャネリングイオン注入を起こし他の部分で
はランダムイオン注入を起こすための非晶質膜を形成
し、さらに該基板イオン注入を行なう事によって、該多
結晶半導体膜の露出した部分にのみ特定の方位をもつ結
晶粒をのこして他の部分を非晶質化し、さらに、熱処理
を施し単結晶領域を有する半導体膜を得る事を特徴とす
る半導体装置用基板の製造方法が得られる。
本発明では、少なくとも表面に絶縁体層を備えた基板上
に形成した多結晶半導体膜中に、後の熱処理による固相
エピタキシャル成長の種結晶となるべき部分の表面は露
出したままで、他の部分は表面を非晶質膜で覆って、表
面を露出した部分に対してチャネリングを起こす条件で
イオン注入をおこなう。この事によって、表面を露出し
た部分では、チャネリング方向に一致した結晶軸を持っ
た結晶粒のみが残り他の部分は非晶質化し、表面を非晶
質膜で覆った部分では、注入されたイオンが非晶質膜を
通過する際にランダム方向に散乱され、あるいは注入さ
れたイオンによって叩き出された非晶質膜の構成原子が
ランダムな方向から多結晶半導体膜中に注入され、ラン
ダムイオン注入を行なったのと同様な効果が得られすべ
て非晶質化する。この結果特定の結晶学的方位を持った
結晶粒が、非晶質半導体膜中の所望の位置（表面を露出
してあった部分）に存在している状況を得る事ができ
る。この後、熱処理を行なうとこの特定の結晶学的方位
を持った結晶粒が種結晶となって、そこを起点として固
相エピタキシャル成長による結晶粒の成長が始まり、所
望の結晶学的方位を持ったより大きな単結晶領域を得る
事ができる。
に形成した多結晶半導体膜中に、後の熱処理による固相
エピタキシャル成長の種結晶となるべき部分の表面は露
出したままで、他の部分は表面を非晶質膜で覆って、表
面を露出した部分に対してチャネリングを起こす条件で
イオン注入をおこなう。この事によって、表面を露出し
た部分では、チャネリング方向に一致した結晶軸を持っ
た結晶粒のみが残り他の部分は非晶質化し、表面を非晶
質膜で覆った部分では、注入されたイオンが非晶質膜を
通過する際にランダム方向に散乱され、あるいは注入さ
れたイオンによって叩き出された非晶質膜の構成原子が
ランダムな方向から多結晶半導体膜中に注入され、ラン
ダムイオン注入を行なったのと同様な効果が得られすべ
て非晶質化する。この結果特定の結晶学的方位を持った
結晶粒が、非晶質半導体膜中の所望の位置（表面を露出
してあった部分）に存在している状況を得る事ができ
る。この後、熱処理を行なうとこの特定の結晶学的方位
を持った結晶粒が種結晶となって、そこを起点として固
相エピタキシャル成長による結晶粒の成長が始まり、所
望の結晶学的方位を持ったより大きな単結晶領域を得る
事ができる。
一方、よく知られているように非晶質半導体膜を熱処理
すると多結晶化が起こり、一度多結晶化した部分では容
易には固相状態でエピタキシャル成長が起こらないた
め、一般に固相エピタキシャル成長による結晶粒の成長
は制限される。また、隣接する二箇所から同時にはじま
った固相エピタキシャル成長の成長面が衝突すると、そ
の衝突面に結晶粒界を形成して互いにその成長を止め
る。
すると多結晶化が起こり、一度多結晶化した部分では容
易には固相状態でエピタキシャル成長が起こらないた
め、一般に固相エピタキシャル成長による結晶粒の成長
は制限される。また、隣接する二箇所から同時にはじま
った固相エピタキシャル成長の成長面が衝突すると、そ
の衝突面に結晶粒界を形成して互いにその成長を止め
る。
そこで本発明によれば、非晶質半導体膜の多結晶化によ
って制限される固相エピタキシャル成長による成長距離
以下の間隔に、幾何学的に並んだ領域の表面を露出した
まま多結晶半導体膜にチャネリングイオン注入を行な
い、後の熱処理による固相エピタキシャル成長のための
種結晶を形成し、該膜の他の部分は表面を非晶質膜で覆
ってイオン注入を行なう事によって非晶質化し、各種結
晶からの固相エピタキシャル成長の衝突面で囲まれた結
晶粒の集合体からなる半導体膜が得られる。この際チャ
ネリングイオン注入のチャネリング方向、および表面を
露出してチャネリングイオン注入を行なう領域を制御す
る事によって、個々の結晶粒の結晶学的方位の他、位
置，大きさ，および形状の制御が可能である。
って制限される固相エピタキシャル成長による成長距離
以下の間隔に、幾何学的に並んだ領域の表面を露出した
まま多結晶半導体膜にチャネリングイオン注入を行な
い、後の熱処理による固相エピタキシャル成長のための
種結晶を形成し、該膜の他の部分は表面を非晶質膜で覆
ってイオン注入を行なう事によって非晶質化し、各種結
晶からの固相エピタキシャル成長の衝突面で囲まれた結
晶粒の集合体からなる半導体膜が得られる。この際チャ
ネリングイオン注入のチャネリング方向、および表面を
露出してチャネリングイオン注入を行なう領域を制御す
る事によって、個々の結晶粒の結晶学的方位の他、位
置，大きさ，および形状の制御が可能である。
以下本発明の実施例について第１図を参照して詳細に説
明する。（Ａ）はシリコン基板10の上に熱酸化によりシ
リコン酸化膜20を厚さ１μｍ形成し、さらに上記構造上
に、原料ガスとしてモノシラン（SiH4）を用いて、減圧
気相成長法、700℃で、膜厚1000Åの多結晶シリコン膜3
0を堆積した状態を示している。該多結晶シリコン膜30
は堆積した状態で基板垂直方向が〈100〉に配向してい
る。
明する。（Ａ）はシリコン基板10の上に熱酸化によりシ
リコン酸化膜20を厚さ１μｍ形成し、さらに上記構造上
に、原料ガスとしてモノシラン（SiH4）を用いて、減圧
気相成長法、700℃で、膜厚1000Åの多結晶シリコン膜3
0を堆積した状態を示している。該多結晶シリコン膜30
は堆積した状態で基板垂直方向が〈100〉に配向してい
る。
さらに、膜厚3500Åの非晶質SiO2膜40を、Arを用いた通
常のスパッタ法で堆積した後、通常のリソグラフ技術で
一辺0.5〜３μｍ角の正方形状で５〜50μｍ間隔に非晶
質SiO2膜40を除去し（Ｂ）、シリコンイオン（Si+）を1
00KeVで２×1015／cm2の注入量，で多結晶シリコン露出
部に対してチャネリングを起こす角度（垂直方向）でイ
オン注入を、基板を液体窒素温度に冷却して行なった。
非晶質SiO2膜をフッ酸で除去すると（Ｃ）に示すよう
に、多結晶シリコンが露出していた部分のみに結晶粒60
を残して、他の部分が非晶質化された状態が得られる。
常のスパッタ法で堆積した後、通常のリソグラフ技術で
一辺0.5〜３μｍ角の正方形状で５〜50μｍ間隔に非晶
質SiO2膜40を除去し（Ｂ）、シリコンイオン（Si+）を1
00KeVで２×1015／cm2の注入量，で多結晶シリコン露出
部に対してチャネリングを起こす角度（垂直方向）でイ
オン注入を、基板を液体窒素温度に冷却して行なった。
非晶質SiO2膜をフッ酸で除去すると（Ｃ）に示すよう
に、多結晶シリコンが露出していた部分のみに結晶粒60
を残して、他の部分が非晶質化された状態が得られる。
この試料を、500℃〜900℃で１〜100時間の熱処理を窒
素雰囲気中で行ない、異方性エッチング法，電子回折，
電子チャネリング法で評価したところ、（Ｄ）に示すよ
うな基板垂直方向〈100〉方位を持つ最大粒径50μｍの
単結晶領域70が規則正しく並んだシリコン単結晶膜が得
られた。
素雰囲気中で行ない、異方性エッチング法，電子回折，
電子チャネリング法で評価したところ、（Ｄ）に示すよ
うな基板垂直方向〈100〉方位を持つ最大粒径50μｍの
単結晶領域70が規則正しく並んだシリコン単結晶膜が得
られた。
本実施例では、基板10としてシリコン基板の表面を熱酸
化したものを用いて説明したが、他の基板である、セラ
ミックス基板や、ガラス基板，サファイア基板等を用い
ても同様な結果が得られた。また、イオン注入の注入条
件（注入イオン種，注入量，加速電圧等）や、多結晶半
導体膜の堆積条件等も本実施例の条件に限定されるもの
ではない。また、非晶質膜も、本実施例で用いたSiO2の
他に、Si,Ge,Si3N4等を用いても同様な結果が得られ
た。
化したものを用いて説明したが、他の基板である、セラ
ミックス基板や、ガラス基板，サファイア基板等を用い
ても同様な結果が得られた。また、イオン注入の注入条
件（注入イオン種，注入量，加速電圧等）や、多結晶半
導体膜の堆積条件等も本実施例の条件に限定されるもの
ではない。また、非晶質膜も、本実施例で用いたSiO2の
他に、Si,Ge,Si3N4等を用いても同様な結果が得られ
た。
また、本実施例に比べて厚い単結晶半導体膜を得るため
には、イオン注入によって非晶質化される部分が、完全
に非晶質化される様に複数回のイオン注入を行なっても
よく、例えば、厚さ3000Åの多結晶シリコン膜を用いた
場合には、加速電圧100KeV,200KeVでの二回のイオン注
入を行なう事によって、同様な結果が得られた。
には、イオン注入によって非晶質化される部分が、完全
に非晶質化される様に複数回のイオン注入を行なっても
よく、例えば、厚さ3000Åの多結晶シリコン膜を用いた
場合には、加速電圧100KeV,200KeVでの二回のイオン注
入を行なう事によって、同様な結果が得られた。
本発明の方法を用いる事によって、従来技術にくらべ結
晶粒の結晶学的方位の他、位置，大きさ，および形状の
制御が可能な半導体装置用基板を得られる事の他に、従
来例では、多結晶半導体膜中にある結晶粒のうち、チャ
ネリングイオン注入によって残されたすべての結晶粒が
ランダムに存在し、固相エピタキシャル成長の核になる
ため、一般に結晶粒の大きさが１μｍ程度と小さかった
のが、本発明の方法では多結晶半導体膜の一部にのみチ
ャネリングイオン注入が行なわれ、他の部分は非晶質化
するため、核発生位置が制御されていて、従来例より大
きな単結晶粒からなる半導体膜を得る事が可能であると
言う利点が得られた。
晶粒の結晶学的方位の他、位置，大きさ，および形状の
制御が可能な半導体装置用基板を得られる事の他に、従
来例では、多結晶半導体膜中にある結晶粒のうち、チャ
ネリングイオン注入によって残されたすべての結晶粒が
ランダムに存在し、固相エピタキシャル成長の核になる
ため、一般に結晶粒の大きさが１μｍ程度と小さかった
のが、本発明の方法では多結晶半導体膜の一部にのみチ
ャネリングイオン注入が行なわれ、他の部分は非晶質化
するため、核発生位置が制御されていて、従来例より大
きな単結晶粒からなる半導体膜を得る事が可能であると
言う利点が得られた。
この事によって、半導体素子を作製し得るのに十分なサ
イズを有し、面方位の制御された単結晶領域を絶縁基板
上の、任意の位置に任意の大きさ，形状に形成する事が
可能となり、多層集積回路等への応用が可能となる。
イズを有し、面方位の制御された単結晶領域を絶縁基板
上の、任意の位置に任意の大きさ，形状に形成する事が
可能となり、多層集積回路等への応用が可能となる。
第１図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明の実施例を説明するため
の斜視概略図である。 10……シリコン基板 20……シリコン熱酸化膜 30……多結晶シリコン 40……非晶質SiO2膜 50……非晶質シリコン 60……結晶粒 70…〈100〉方位の単結晶領域
の斜視概略図である。 10……シリコン基板 20……シリコン熱酸化膜 30……多結晶シリコン 40……非晶質SiO2膜 50……非晶質シリコン 60……結晶粒 70…〈100〉方位の単結晶領域
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも表面に絶縁体を備えた基板上に
多結晶半導体膜を形成し、さらに、該多結晶半導体膜表
面の一部のみが露出するように該表面上に、露出した部
分ではチャネリングイオン注入を起こし他の部分ではラ
ンダムイオン注入を起こすための非結晶膜を形成し、さ
らに該基板にイオン注入を行なう事によって、該多結晶
半導体膜の露出した部分にのみ特定の方位をもつ結晶粒
を残して他の部分を非晶質化し、さらに、熱処理を施し
単結晶領域を有する半導体膜を得る事を特徴とする半導
体装置用基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60261772A JPH0732123B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 半導体装置用基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60261772A JPH0732123B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 半導体装置用基板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62120014A JPS62120014A (ja) | 1987-06-01 |
| JPH0732123B2 true JPH0732123B2 (ja) | 1995-04-10 |
Family
ID=17366478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60261772A Expired - Lifetime JPH0732123B2 (ja) | 1985-11-20 | 1985-11-20 | 半導体装置用基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0732123B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2662058B2 (ja) * | 1989-11-14 | 1997-10-08 | 日本板硝子株式会社 | 半導体膜の製造方法 |
| KR940009563B1 (ko) * | 1992-09-04 | 1994-10-15 | 대우전자주식회사 | 식기 세척기 |
| JP3450376B2 (ja) | 1993-06-12 | 2003-09-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置の作製方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6050757B2 (ja) * | 1982-01-12 | 1985-11-09 | 松下電器産業株式会社 | 単結晶膜の製造方法 |
| JPS58122036A (ja) * | 1982-01-12 | 1983-07-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 多結晶体膜の製造方法 |
-
1985
- 1985-11-20 JP JP60261772A patent/JPH0732123B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 「昭和６０年度第４回新機能素子シンポジウム予稿集」（昭和６０年７月３日），ＰＰ．１９１−２０３ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62120014A (ja) | 1987-06-01 |
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