JPH0795526B2 - 単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
単結晶薄膜の製造方法Info
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- JPH0795526B2 JPH0795526B2 JP62154462A JP15446287A JPH0795526B2 JP H0795526 B2 JPH0795526 B2 JP H0795526B2 JP 62154462 A JP62154462 A JP 62154462A JP 15446287 A JP15446287 A JP 15446287A JP H0795526 B2 JPH0795526 B2 JP H0795526B2
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は単結晶薄膜の製造方法に関し、さらに詳細には
非単結晶絶縁膜上に形成した非晶質あるいは多結晶等の
非単結晶薄膜にレーザビームや電子ビーム等の照射ある
いはランプ，ヒータ等による加熱等のエネルギービーム
照射を行って、非単結晶薄膜を単結晶化する方法の改良
に関するものである。
非単結晶絶縁膜上に形成した非晶質あるいは多結晶等の
非単結晶薄膜にレーザビームや電子ビーム等の照射ある
いはランプ，ヒータ等による加熱等のエネルギービーム
照射を行って、非単結晶薄膜を単結晶化する方法の改良
に関するものである。
〈従来の技術〉 従来より、単結晶基板上に形成した一部開口部を有する
絶縁膜の上に、非晶質あるいは多結晶等の非単結晶薄膜
を形成し、この非単結晶薄膜にレーザビームや電子ビー
ム等の照射あるいはランプ，ヒータ等による加熱等のエ
ネルギービーム照射を行って溶融再結晶化させることに
より、単結晶基板と結晶方位の一致した単結晶薄膜を作
製する方法が提案されている。
絶縁膜の上に、非晶質あるいは多結晶等の非単結晶薄膜
を形成し、この非単結晶薄膜にレーザビームや電子ビー
ム等の照射あるいはランプ，ヒータ等による加熱等のエ
ネルギービーム照射を行って溶融再結晶化させることに
より、単結晶基板と結晶方位の一致した単結晶薄膜を作
製する方法が提案されている。
この従来より提案されている方法は、通常第２図（ａ）
及び（ｂ）に示すように単結晶基板21上に一部開口部21
aを有する絶縁膜22を形成し、さらにその上に単結晶化
すべき非晶質あるいは多結晶の非単結晶薄膜23と表面保
護膜24を形成した後、レーザビームや電子ビーム等の照
射あるいはランプ，ヒータ等による加熱等のエネルギー
ビーム照射25を非単結晶薄膜23が単結晶基板21の露出部
分21aと直接接した領域から行うことにより、単結晶基
板21を結晶成長の種として非単結晶薄膜23を単結晶化し
て単結晶基板21と結晶方位の一致した単結晶薄膜26にし
ている。
及び（ｂ）に示すように単結晶基板21上に一部開口部21
aを有する絶縁膜22を形成し、さらにその上に単結晶化
すべき非晶質あるいは多結晶の非単結晶薄膜23と表面保
護膜24を形成した後、レーザビームや電子ビーム等の照
射あるいはランプ，ヒータ等による加熱等のエネルギー
ビーム照射25を非単結晶薄膜23が単結晶基板21の露出部
分21aと直接接した領域から行うことにより、単結晶基
板21を結晶成長の種として非単結晶薄膜23を単結晶化し
て単結晶基板21と結晶方位の一致した単結晶薄膜26にし
ている。
また、単結晶薄膜を２層以上形成しようとする場合は、
第３図（ａ）及び（ｂ）に示すように、単結晶基板21を
直接種とする方法や、第４図（ａ）乃至（ｅ）に示すよ
うに単結晶基板21と結晶方位が一致するように形成され
た単結晶薄膜26を種とする方法がある。単結晶薄膜を３
層以上形成する場合も同様である。
第３図（ａ）及び（ｂ）に示すように、単結晶基板21を
直接種とする方法や、第４図（ａ）乃至（ｅ）に示すよ
うに単結晶基板21と結晶方位が一致するように形成され
た単結晶薄膜26を種とする方法がある。単結晶薄膜を３
層以上形成する場合も同様である。
〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、第３図に示した単結晶基板21を種として２層以
上単結晶薄膜を形成する方法では、種部（単結晶基板21
の露出部分21b）での段差が大きくなるため、良好な結
晶方位制御が困難である。種部をあらかじめ単結晶化し
たい薄膜23と同じ材料で埋め込んで段差をなくす方法も
あるが、単結晶化したい薄膜23と層間の絶縁膜22,27と
の熱伝導率の差が大きいと種部と、それ以外での温度差
が大きくなり過ぎ、両部の単結晶化したい薄膜23を未溶
融部や飛散なく良好に溶融させることができない。
上単結晶薄膜を形成する方法では、種部（単結晶基板21
の露出部分21b）での段差が大きくなるため、良好な結
晶方位制御が困難である。種部をあらかじめ単結晶化し
たい薄膜23と同じ材料で埋め込んで段差をなくす方法も
あるが、単結晶化したい薄膜23と層間の絶縁膜22,27と
の熱伝導率の差が大きいと種部と、それ以外での温度差
が大きくなり過ぎ、両部の単結晶化したい薄膜23を未溶
融部や飛散なく良好に溶融させることができない。
この問題を避けるため、第４図に示した単結晶基板21と
結晶方位が一致するように形成した下層の単結晶薄膜26
のパターニングされた薄膜29を種とする方法があるが、
本方法ではエネルギービーム照射により単結晶化したい
薄膜28を溶融再結晶化させる時、単結晶薄膜29の露出部
分29aの周辺の単結晶薄膜29も溶融する。この溶融領域
がパターニングされた種とする単結晶薄膜29の全領域に
渡るとせっかく結晶方位制御し単結晶薄膜29を種にしよ
うとしているのに、ランダムな結晶方位をもった薄膜し
か得られないという問題点があった。
結晶方位が一致するように形成した下層の単結晶薄膜26
のパターニングされた薄膜29を種とする方法があるが、
本方法ではエネルギービーム照射により単結晶化したい
薄膜28を溶融再結晶化させる時、単結晶薄膜29の露出部
分29aの周辺の単結晶薄膜29も溶融する。この溶融領域
がパターニングされた種とする単結晶薄膜29の全領域に
渡るとせっかく結晶方位制御し単結晶薄膜29を種にしよ
うとしているのに、ランダムな結晶方位をもった薄膜し
か得られないという問題点があった。
なお、第４図（ａ）乃至（ｅ）において、第２図
（ａ），（ｂ）及び第３図（ａ），（ｂ）と同一部分は
同一符号で示しており、21は単結晶基板、21aは単結晶
基板21の露出部、22及び27は非単結晶薄膜、23及び28は
単結晶化すべき非単結晶薄膜、24及び30は表面保護膜、
25及び31はレーザビームや電子ビーム等の照射あるいは
ランプ，ヒータ等による加熱等のエネルギービーム照
射、26及び33は単結晶化薄膜、29はパターニングされた
種とする単結晶薄膜、29aは種とする単結晶薄膜29の露
出部分、32は溶融領域である。
（ａ），（ｂ）及び第３図（ａ），（ｂ）と同一部分は
同一符号で示しており、21は単結晶基板、21aは単結晶
基板21の露出部、22及び27は非単結晶薄膜、23及び28は
単結晶化すべき非単結晶薄膜、24及び30は表面保護膜、
25及び31はレーザビームや電子ビーム等の照射あるいは
ランプ，ヒータ等による加熱等のエネルギービーム照
射、26及び33は単結晶化薄膜、29はパターニングされた
種とする単結晶薄膜、29aは種とする単結晶薄膜29の露
出部分、32は溶融領域である。
本発明は上記の点に鑑みて創案されたものであり、単結
晶基板を被覆する非単結晶薄膜上に、基板の結晶方位と
一致した単結晶薄膜を２層以上安定して得ることが可能
な単結晶薄膜の製造方法を提供することを目的としてい
る。
晶基板を被覆する非単結晶薄膜上に、基板の結晶方位と
一致した単結晶薄膜を２層以上安定して得ることが可能
な単結晶薄膜の製造方法を提供することを目的としてい
る。
〈問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するため、本発明は、非単結晶薄膜で
被覆された単結晶基板上に形成された非単結晶薄膜をエ
ネルギービーム照射で溶融再結晶化させることにより、
単結晶基板と結晶方位の一致した単結晶薄膜を２層以上
形成する方法において、単結晶化したい非単結晶薄膜よ
り下層にある、既に単結晶基板と結晶方位が一致するよ
うに形成された単結晶薄膜を種として単結晶化したい非
単結晶薄膜の結晶方位を制御する方法であって、単結晶
化したい非単結晶薄膜の単結晶基板と結晶方位が一致す
るように形成された下層の単結晶薄膜と直接接する領域
が上記のエネルギービーム照射により、この接する領域
及びその周囲の単結晶薄膜を溶融する溶融領域よりも種
とする単結晶薄膜のパターンを大きくパターニングする
ことにより、単結晶基板と結晶方位の一致した単結晶薄
膜を得るように構成している。
被覆された単結晶基板上に形成された非単結晶薄膜をエ
ネルギービーム照射で溶融再結晶化させることにより、
単結晶基板と結晶方位の一致した単結晶薄膜を２層以上
形成する方法において、単結晶化したい非単結晶薄膜よ
り下層にある、既に単結晶基板と結晶方位が一致するよ
うに形成された単結晶薄膜を種として単結晶化したい非
単結晶薄膜の結晶方位を制御する方法であって、単結晶
化したい非単結晶薄膜の単結晶基板と結晶方位が一致す
るように形成された下層の単結晶薄膜と直接接する領域
が上記のエネルギービーム照射により、この接する領域
及びその周囲の単結晶薄膜を溶融する溶融領域よりも種
とする単結晶薄膜のパターンを大きくパターニングする
ことにより、単結晶基板と結晶方位の一致した単結晶薄
膜を得るように構成している。
〈作用〉 単結晶基板と結晶方位が一致するように形成された単結
晶薄膜を種とする方法においては、単結晶化したい非単
結晶薄膜の、単結晶基板と結晶方位が一致するように形
成された下層の単結晶薄膜と直接接する領域がエネルギ
ービーム照射により溶融する時、この接する領域及びそ
の周囲の単結晶薄膜も溶融する。この種としたい単結晶
薄膜の溶融する領域がパターニングされた単結晶薄膜全
体に渡ると、次に固化する時結晶方位を制御する種がな
くなってしまうので結晶方位の制御ができない。それに
対し、本発明のように種としたい単結晶薄膜の溶融する
領域が、この単結晶薄膜のパターンより小さくなるよう
に構成することにより、必ず基板と結晶方位の一致した
領域が残り、この部分を種として結晶成長するため、単
結晶基板と結晶方位の一致した単結晶薄膜が２層以上で
も安定して形成できるようになる。
晶薄膜を種とする方法においては、単結晶化したい非単
結晶薄膜の、単結晶基板と結晶方位が一致するように形
成された下層の単結晶薄膜と直接接する領域がエネルギ
ービーム照射により溶融する時、この接する領域及びそ
の周囲の単結晶薄膜も溶融する。この種としたい単結晶
薄膜の溶融する領域がパターニングされた単結晶薄膜全
体に渡ると、次に固化する時結晶方位を制御する種がな
くなってしまうので結晶方位の制御ができない。それに
対し、本発明のように種としたい単結晶薄膜の溶融する
領域が、この単結晶薄膜のパターンより小さくなるよう
に構成することにより、必ず基板と結晶方位の一致した
領域が残り、この部分を種として結晶成長するため、単
結晶基板と結晶方位の一致した単結晶薄膜が２層以上で
も安定して形成できるようになる。
〈実施例〉 以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図（ａ）乃至（ｆ）はそれぞれ本発明の一実施例を
説明するための工程図である。
説明するための工程図である。
まず第１図（ａ）に示すように単結晶シリコン基板１上
に常圧CVD法によりSiO2膜２を２μｍ形成し、単結晶シ
リコン基板１を露出すべき部分のみを通常のホトリソグ
ラフィ法によりパターニングし、２μｍ角の開口部1aを
形成する。次に減圧CVD法により多結晶シリコン膜３を
0.5μｍ形成し、さらに常圧CVD法によりSiO2膜４を0.26
μｍ形成した後、第１図（ｂ）に示すように溶融幅60μ
m,レーザパワー10Wのアルゴンレーザビーム５を走査速
度100mm/secで、多結晶シリコン膜３が単結晶シリコン
基板１の露出部分1aに直接接した領域から走査し、基板
１の露出部分1aを種として多結晶シリコン膜３を単結晶
化して、単結晶シリコン基板１と結晶方位の一致した単
結晶シリコン膜６を得る。
に常圧CVD法によりSiO2膜２を２μｍ形成し、単結晶シ
リコン基板１を露出すべき部分のみを通常のホトリソグ
ラフィ法によりパターニングし、２μｍ角の開口部1aを
形成する。次に減圧CVD法により多結晶シリコン膜３を
0.5μｍ形成し、さらに常圧CVD法によりSiO2膜４を0.26
μｍ形成した後、第１図（ｂ）に示すように溶融幅60μ
m,レーザパワー10Wのアルゴンレーザビーム５を走査速
度100mm/secで、多結晶シリコン膜３が単結晶シリコン
基板１の露出部分1aに直接接した領域から走査し、基板
１の露出部分1aを種として多結晶シリコン膜３を単結晶
化して、単結晶シリコン基板１と結晶方位の一致した単
結晶シリコン膜６を得る。
次にSiO2膜４を全面エッチングした後、第１図（ｃ）に
示すように通常のホトリソグラフィ法により単結晶シリ
コン膜６をパターニングし、種とする単結晶シリコン膜
７を形成する。この種とする単結晶シリコン膜７の大き
さは50μｍ角にしてある。次にこの上に常圧CVD法によ
りSiO2膜８を２μｍ形成し、種とする単結晶シリコン膜
７を露出すべき部分のみを通常のホトリソグラフィ法に
よりパターニングし、２μｍ角の開口部7aを形成する。
示すように通常のホトリソグラフィ法により単結晶シリ
コン膜６をパターニングし、種とする単結晶シリコン膜
７を形成する。この種とする単結晶シリコン膜７の大き
さは50μｍ角にしてある。次にこの上に常圧CVD法によ
りSiO2膜８を２μｍ形成し、種とする単結晶シリコン膜
７を露出すべき部分のみを通常のホトリソグラフィ法に
よりパターニングし、２μｍ角の開口部7aを形成する。
次に第１図（ｄ）に示すように、減圧CVD法により多結
晶シリコン膜９を0.5μｍ形成し、さらに常圧CVD法によ
りSiO2膜10を0.26μｍ形成した後、第１図（ｅ）に示す
ように多結晶シリコン９の溶融幅60μm,レーザパワー8W
のアルゴンレーザビーム12を走査速度100mm/secで多結
晶シリコン膜９が種とする単結晶シリコン膜７の露出部
分に直接接した領域から走査し、単結晶シリコン膜７を
種として多結晶シリコン膜９を単結晶化して単結晶シリ
コン基板１と結晶方位の一致した単結晶シリコン膜13を
得る。この時、種とする単結晶シリコン膜７の溶融幅は
30μｍで、種とする単結晶シリコン膜７の全領域は溶融
していないことは、単結晶シリコン膜７の替わりに多結
晶シリコン膜を用いた試料で別途確認した。
晶シリコン膜９を0.5μｍ形成し、さらに常圧CVD法によ
りSiO2膜10を0.26μｍ形成した後、第１図（ｅ）に示す
ように多結晶シリコン９の溶融幅60μm,レーザパワー8W
のアルゴンレーザビーム12を走査速度100mm/secで多結
晶シリコン膜９が種とする単結晶シリコン膜７の露出部
分に直接接した領域から走査し、単結晶シリコン膜７を
種として多結晶シリコン膜９を単結晶化して単結晶シリ
コン基板１と結晶方位の一致した単結晶シリコン膜13を
得る。この時、種とする単結晶シリコン膜７の溶融幅は
30μｍで、種とする単結晶シリコン膜７の全領域は溶融
していないことは、単結晶シリコン膜７の替わりに多結
晶シリコン膜を用いた試料で別途確認した。
〈発明の効果〉 以上のように、本発明によれば、単結晶基板と結晶方位
の一致した単結晶薄膜を２層以上形成する際、２層目以
上の薄膜の種も単結晶基板からとする場合のような大き
な段差の影響もなく、また種とする単結晶薄膜の全領域
が、上層多結晶シリコンにエネルギービームを照射した
時溶融してしまい、ランダムな核発生が起こることもな
く、必ず単結晶薄膜の溶融しない領域を種として結晶成
長するため、安定して単結晶基板と結晶方位の一致した
単結晶薄膜を形成することができる。
の一致した単結晶薄膜を２層以上形成する際、２層目以
上の薄膜の種も単結晶基板からとする場合のような大き
な段差の影響もなく、また種とする単結晶薄膜の全領域
が、上層多結晶シリコンにエネルギービームを照射した
時溶融してしまい、ランダムな核発生が起こることもな
く、必ず単結晶薄膜の溶融しない領域を種として結晶成
長するため、安定して単結晶基板と結晶方位の一致した
単結晶薄膜を形成することができる。
第１図（ａ）乃至（ｆ）はそれぞれ本発明の一実施例を
説明するための試料断面を示した工程図、第２図（ａ）
及び（ｂ）は単結晶基板を種として１層の薄膜の結晶方
位を制御する方法を説明するための試料断面を示した工
程図、第３図（ａ）及び（ｂ）と第４図（ａ）乃至
（ｅ）はそれぞれ２層以上の薄膜の結晶方位を制御する
ための従来法を説明するための試料断面を示した工程図
である。 １……単結晶シリコン基板、1a……単結晶シリコン基板
の露出部分、2,4,8,10……SiO2膜、3,9……多結晶シリ
コン膜、5,12……アルゴンレーザビーム照射、6,13……
単結晶シリコン膜、７……種とする単結晶シリコン膜、
7a……種とする単結晶シリコン膜の露出部分、11……溶
融領域。
説明するための試料断面を示した工程図、第２図（ａ）
及び（ｂ）は単結晶基板を種として１層の薄膜の結晶方
位を制御する方法を説明するための試料断面を示した工
程図、第３図（ａ）及び（ｂ）と第４図（ａ）乃至
（ｅ）はそれぞれ２層以上の薄膜の結晶方位を制御する
ための従来法を説明するための試料断面を示した工程図
である。 １……単結晶シリコン基板、1a……単結晶シリコン基板
の露出部分、2,4,8,10……SiO2膜、3,9……多結晶シリ
コン膜、5,12……アルゴンレーザビーム照射、6,13……
単結晶シリコン膜、７……種とする単結晶シリコン膜、
7a……種とする単結晶シリコン膜の露出部分、11……溶
融領域。
Claims (3)
- 【請求項１】非単結晶絶縁膜で被覆された単結晶基板上
に形成された非単結晶薄膜をエネルギービーム照射で溶
融再結晶化させることにより、単結晶基板と結晶方位の
一致した単結晶薄膜を２層以上形成する方法において、 単結晶化したい非単結晶薄膜より下層にある、既に単結
晶基板と結晶方位が一致するように形成された単結晶薄
膜を種として単結晶化したい非単結晶薄膜の結晶方位を
制御する方法であって、 単結晶化したい非単結晶薄膜の、単結晶基板と結晶方位
が一致するように形成された下層の単結晶薄膜と直接接
する領域が上記エネルギービーム照射により該接する領
域及びその周囲の単結晶薄膜を溶融する溶融領域よりも
種とする単結晶薄膜のパターンを大きくパターニングす
るようになし、 種とする単結晶薄膜のパターンが略50μｍ角の大きさで
あり、 その上に形成された非単結晶薄膜の膜厚が略２μｍ厚で
あり、 該非単結晶絶縁膜に形成された開口部の大きさは略２μ
ｍ角であり、 再結晶化すべき非単結晶薄膜の膜厚は略0.5μｍであ
り、 照射されるエネルギービームのパワーは略8Wであること
を特徴とする単結晶薄膜の製造方法。 - 【請求項２】前記単結晶基板がシリコンであることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の単結晶薄膜の製造
方法。 - 【請求項３】前記単結晶化したい非単結晶薄膜がシリコ
ンであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
単結晶薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62154462A JPH0795526B2 (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62154462A JPH0795526B2 (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS64721A JPS64721A (en) | 1989-01-05 |
| JPH01721A JPH01721A (ja) | 1989-01-05 |
| JPH0795526B2 true JPH0795526B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=15584770
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62154462A Expired - Lifetime JPH0795526B2 (ja) | 1987-06-23 | 1987-06-23 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0795526B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090078940A1 (en) * | 2007-09-26 | 2009-03-26 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Location-controlled crystal seeding |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5853821A (ja) * | 1981-09-25 | 1983-03-30 | Toshiba Corp | 積層半導体装置の製造方法 |
-
1987
- 1987-06-23 JP JP62154462A patent/JPH0795526B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS64721A (en) | 1989-01-05 |
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|---|---|---|---|
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