JPH0817153B2 - シリコン薄膜結晶層の製造方法 - Google Patents
シリコン薄膜結晶層の製造方法Info
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- JPH0817153B2 JPH0817153B2 JP60174053A JP17405385A JPH0817153B2 JP H0817153 B2 JPH0817153 B2 JP H0817153B2 JP 60174053 A JP60174053 A JP 60174053A JP 17405385 A JP17405385 A JP 17405385A JP H0817153 B2 JPH0817153 B2 JP H0817153B2
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、絶縁膜上に単結晶層、特に半導体単結晶層
を成長させる半導体薄膜結晶層の製造方法に関する。
を成長させる半導体薄膜結晶層の製造方法に関する。
絶縁膜上に単結晶シリコン層を成長させる、所謂SOI
（絶縁膜上のシリコン層）技術は、３次元ICを実現する
上で最も重要な技術である。SOI技術の中でも、電子ビ
ームを用いたアニール技術は、大面積をアニールできる
点で極めて有望である。しかしながら、電子ビームアニ
ール技術では基板を真空中に配置する必要があり、この
ため、以下に述べるような問題を生じていた。
（絶縁膜上のシリコン層）技術は、３次元ICを実現する
上で最も重要な技術である。SOI技術の中でも、電子ビ
ームを用いたアニール技術は、大面積をアニールできる
点で極めて有望である。しかしながら、電子ビームアニ
ール技術では基板を真空中に配置する必要があり、この
ため、以下に述べるような問題を生じていた。
第４図（ａ）（ｂ）は従来の電子ビームアニール方法
を説明するための断面図である。この方法では、まず第
４図（ａ）に示す如く、Si基板41上に開孔部42aを有す
るSiO2膜42を形成し、この上に多結晶Si膜43を形成す
る。次いで、この多結晶Si膜43上に電子ビーム44を照射
し、該ビーム44を一方向に走査する。開孔部42aは、基
板41の単結晶領域からの結晶情報を多結晶Si膜43に伝搬
する、所謂種結晶領域となる。この種結晶領域の情報が
間断なく多結晶Si膜43に伝搬するには、電子ビーム44の
照射で溶融した溶融層が種結晶に近い方から順に固化し
ていく必要がある。例えば、第４図（ａ）において、Ａ
→Ｂ→Ｃの順に固化していく必要がある。
を説明するための断面図である。この方法では、まず第
４図（ａ）に示す如く、Si基板41上に開孔部42aを有す
るSiO2膜42を形成し、この上に多結晶Si膜43を形成す
る。次いで、この多結晶Si膜43上に電子ビーム44を照射
し、該ビーム44を一方向に走査する。開孔部42aは、基
板41の単結晶領域からの結晶情報を多結晶Si膜43に伝搬
する、所謂種結晶領域となる。この種結晶領域の情報が
間断なく多結晶Si膜43に伝搬するには、電子ビーム44の
照射で溶融した溶融層が種結晶に近い方から順に固化し
ていく必要がある。例えば、第４図（ａ）において、Ａ
→Ｂ→Ｃの順に固化していく必要がある。
しかしながら、電子ビームアニール技術においては、
系が真空中に置かれるため、必ずしも上記Ａ→Ｂ→Ｃの
順に固化するための温度分布が得られないと云う問題が
ある。即ち、第４図（ａ）に矢印45,46で示す如く、溶
融した多結晶Si膜43の熱は、絶縁膜42を伝わる熱伝導46
或いは多結晶Si膜43の表面からの熱放射45によって拡散
していくが、絶縁膜42の熱伝導率はそもそも低く、更に
熱放射45は前記熱伝導46による熱散逸より小さい。その
結果、多結晶Si膜43中で熱が溜って固化し難くなり、場
合によっては種結晶領域より遠くにあるにも拘らず、絶
縁膜下にある基板に形成した素子形状によっては熱伝導
の多少良い地点では速く固化が起こる。このため、第４
図（ｂ）に示す如く、単結晶がとぎれ多結晶領域47が生
じると云う問題があった。
系が真空中に置かれるため、必ずしも上記Ａ→Ｂ→Ｃの
順に固化するための温度分布が得られないと云う問題が
ある。即ち、第４図（ａ）に矢印45,46で示す如く、溶
融した多結晶Si膜43の熱は、絶縁膜42を伝わる熱伝導46
或いは多結晶Si膜43の表面からの熱放射45によって拡散
していくが、絶縁膜42の熱伝導率はそもそも低く、更に
熱放射45は前記熱伝導46による熱散逸より小さい。その
結果、多結晶Si膜43中で熱が溜って固化し難くなり、場
合によっては種結晶領域より遠くにあるにも拘らず、絶
縁膜下にある基板に形成した素子形状によっては熱伝導
の多少良い地点では速く固化が起こる。このため、第４
図（ｂ）に示す如く、単結晶がとぎれ多結晶領域47が生
じると云う問題があった。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、電子ビームアニールによる溶融領域
の種結晶に近い側から順に固化させることができ、安定
した単結晶化を行い得るシリコン単結晶層の製造方法を
提供することにある。
的とするところは、電子ビームアニールによる溶融領域
の種結晶に近い側から順に固化させることができ、安定
した単結晶化を行い得るシリコン単結晶層の製造方法を
提供することにある。
本発明の骨子は、熱の吸収体を用い、この熱吸収体を
電子ビーム照射側の該照射領域の近傍に配置して、溶融
領域の種結晶に近い側から順に冷却することにある。
電子ビーム照射側の該照射領域の近傍に配置して、溶融
領域の種結晶に近い側から順に冷却することにある。
即ち本発明は、単結晶シリコン基板上に種結晶領域と
なる開孔部を有するSiO2絶縁膜を形成し、該SiO2絶縁膜
上に非晶質若しくは多結晶のシリコン薄膜を堆積し、該
シリコン薄膜には電子ビームを照射し、該薄膜を前記種
結晶領域より順次溶融・再結晶化するシリコン薄膜結晶
層の製造方法において、前記電子ビームの進行方向に対
して前記電子ビーム照射領域の後方に前記シリコン薄膜
の熱の一部を吸収する熱吸収体を配置して、且つ該熱吸
収体を前記電子ビームの移動に随伴して移動せしめ、こ
れにより溶融した前記シリコン薄膜を前記種結晶領域に
近い順から順に冷却するようにしたものである。
なる開孔部を有するSiO2絶縁膜を形成し、該SiO2絶縁膜
上に非晶質若しくは多結晶のシリコン薄膜を堆積し、該
シリコン薄膜には電子ビームを照射し、該薄膜を前記種
結晶領域より順次溶融・再結晶化するシリコン薄膜結晶
層の製造方法において、前記電子ビームの進行方向に対
して前記電子ビーム照射領域の後方に前記シリコン薄膜
の熱の一部を吸収する熱吸収体を配置して、且つ該熱吸
収体を前記電子ビームの移動に随伴して移動せしめ、こ
れにより溶融した前記シリコン薄膜を前記種結晶領域に
近い順から順に冷却するようにしたものである。
本発明によれば熱吸収体を電子ビームのすぐ後るから
電子ビームに随伴して移動させることにより、溶融状態
にあるシリコン膜表面から効果的に熱を吸収し、シリコ
ン膜を種結晶領域に近い側が低くなる理想的な急峻な温
度分布が常に形成され、種結晶を核として確実に固化さ
せることができるのである。このため、単結晶がとぎれ
ることなく、安定した単結晶化を行わせることができ
る。
電子ビームに随伴して移動させることにより、溶融状態
にあるシリコン膜表面から効果的に熱を吸収し、シリコ
ン膜を種結晶領域に近い側が低くなる理想的な急峻な温
度分布が常に形成され、種結晶を核として確実に固化さ
せることができるのである。このため、単結晶がとぎれ
ることなく、安定した単結晶化を行わせることができ
る。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビーム
アニール装置を示す概略構成図である。図中11は電子銃
であり、この電子銃11から放射された電子ビームは磁気
レンズ12,13,14により集束されステージ15上に載置され
た試料16上に照射される。17は電子ビームをON−OFFす
るブランキング電極である。18は電子ビームの照射領域
近傍にその先端が設けられた熱吸収体でる。この熱吸収
体18は、例えば第２図に示す如く、内部に冷却水を流す
ステンレス管21を有したセラミックス体22なるものであ
り、その先端が前記ビーム照射点から約10［μｍ］離
れ、且つ基板表面から約５［μｍ］の高さに位置するも
のとなっている。
アニール装置を示す概略構成図である。図中11は電子銃
であり、この電子銃11から放射された電子ビームは磁気
レンズ12,13,14により集束されステージ15上に載置され
た試料16上に照射される。17は電子ビームをON−OFFす
るブランキング電極である。18は電子ビームの照射領域
近傍にその先端が設けられた熱吸収体でる。この熱吸収
体18は、例えば第２図に示す如く、内部に冷却水を流す
ステンレス管21を有したセラミックス体22なるものであ
り、その先端が前記ビーム照射点から約10［μｍ］離
れ、且つ基板表面から約５［μｍ］の高さに位置するも
のとなっている。
なお、上記試料16は、単結晶Si基板31上に開孔部32a
を有するSiO2膜（絶縁膜）32を形成し、その上に多結晶
Si膜（半導体薄膜）33を堆積したものである。
を有するSiO2膜（絶縁膜）32を形成し、その上に多結晶
Si膜（半導体薄膜）33を堆積したものである。
次に、上記装置を用いたSi薄膜結晶層の製造方法につ
いて説明する。
いて説明する。
電子ビームの加速電圧を10［KV］、ビーム電流を１
［mA］とし、第３図（ａ）に示す如くビーム34が試料16
に対し矢印方向に相対的に走査されるよう、試料16を該
矢印と逆方向に移動する。この時の移動速度は、10［cm
/sec］とした。また、前記熱吸収体18の温度は、20
［℃］に保持するようにした。
［mA］とし、第３図（ａ）に示す如くビーム34が試料16
に対し矢印方向に相対的に走査されるよう、試料16を該
矢印と逆方向に移動する。この時の移動速度は、10［cm
/sec］とした。また、前記熱吸収体18の温度は、20
［℃］に保持するようにした。
その結果、多結晶Si膜33の溶融流域は、熱吸収体18に
より種結晶（開孔部32a）に近い側から順に強制的に冷
却されることになる。つまり、第３図（ｂ）に示す如
く、多結晶Si膜33の溶融領域は、常にＡ→Ｂ→Ｃの順に
固化される温度分布を持つことになる。このため、単結
晶がとぎれ多結晶領域が生じる等の不都合もなく、良質
の単結晶層を得ることができた。
より種結晶（開孔部32a）に近い側から順に強制的に冷
却されることになる。つまり、第３図（ｂ）に示す如
く、多結晶Si膜33の溶融領域は、常にＡ→Ｂ→Ｃの順に
固化される温度分布を持つことになる。このため、単結
晶がとぎれ多結晶領域が生じる等の不都合もなく、良質
の単結晶層を得ることができた。
このように本実施例方法によれば、熱吸収体18を用
い、この熱吸収体18を電子ビーム34の進行方向に対して
電子ビーム34の照射領域後方に配置して、且つ熱吸収体
18を電子ビーム34の移動に随伴して移動させることによ
り、ビームアニールによる多結晶Si膜33の溶融領域の種
結晶に近い側から順に固化させることができる。このた
め、安定した単結晶化を行い得、３次元ICの製造等に極
めて有効である。
い、この熱吸収体18を電子ビーム34の進行方向に対して
電子ビーム34の照射領域後方に配置して、且つ熱吸収体
18を電子ビーム34の移動に随伴して移動させることによ
り、ビームアニールによる多結晶Si膜33の溶融領域の種
結晶に近い側から順に固化させることができる。このた
め、安定した単結晶化を行い得、３次元ICの製造等に極
めて有効である。
なお、前記ビームアニールすべき半導体薄膜は多結晶
Siに限るものではなく、非晶質Si膜であってもよい。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。
Siに限るものではなく、非晶質Si膜であってもよい。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。
第１図は本発明の一実施例方法に使用した電子ビームア
ニール装置を示す概略構成図、第２図は上記装置に用い
た熱吸収体の具体的構造を示す断面図、第３図（ａ）
（ｂ）は上記装置を用いたSi単結晶層の製造工程を示す
断面図、第４図（ａ）（ｂ）は従来のビームアニール法
の問題点を説明するための断面図である。 11……電子銃、12,〜.14……電磁レンズ、15……試料ス
テージ、16……試料、17……ブランキング電極、18……
熱吸収体、21……ステンレス管、22……セラミックス
体、31……単結晶Si基板、32……SiO2膜（絶縁膜）、32
a……開孔部、33……多結晶Si膜（半導体薄膜）、34…
…電子ビーム。
ニール装置を示す概略構成図、第２図は上記装置に用い
た熱吸収体の具体的構造を示す断面図、第３図（ａ）
（ｂ）は上記装置を用いたSi単結晶層の製造工程を示す
断面図、第４図（ａ）（ｂ）は従来のビームアニール法
の問題点を説明するための断面図である。 11……電子銃、12,〜.14……電磁レンズ、15……試料ス
テージ、16……試料、17……ブランキング電極、18……
熱吸収体、21……ステンレス管、22……セラミックス
体、31……単結晶Si基板、32……SiO2膜（絶縁膜）、32
a……開孔部、33……多結晶Si膜（半導体薄膜）、34…
…電子ビーム。
Claims (1)
- 【請求項１】単結晶シリコン基板上に種結晶領域となる
開孔部を有するSiO2絶縁膜を形成し、該SiO2絶縁膜上に
非晶質若しくは多結晶のシリコン薄膜を堆積した試料の
シリコン薄膜に電子ビームを照射し、該薄膜を前記種結
晶領域より順次溶融・再結晶化するシリコン薄膜結晶層
の製造方法において、電子銃から放射される電子ビーム
をレンズ系により集束してステージ上に照射し、該電子
ビームの進行方向に対して前記電子ビーム照射領域の後
方にはその内部に冷却水を流すステンレス管からなる熱
吸収体の先端部を配置した電子ビームアニール装置を用
い、上記ステージに上記試料を載置するとともに、該試
料上に電子ビームを照射しながら前記熱吸収体を前記電
子ビームの移動に随伴して移動せしめ、電子ビーム照射
により溶融した上記シリコン薄膜を上記熱吸収体により
上記種結晶領域に近い順から順次冷却するようにしたこ
とを特徴とするシリコン薄膜結晶層の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60174053A JPH0817153B2 (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | シリコン薄膜結晶層の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60174053A JPH0817153B2 (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | シリコン薄膜結晶層の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6235511A JPS6235511A (ja) | 1987-02-16 |
| JPH0817153B2 true JPH0817153B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=15971793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60174053A Expired - Lifetime JPH0817153B2 (ja) | 1985-08-09 | 1985-08-09 | シリコン薄膜結晶層の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817153B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0283915A (ja) * | 1988-09-20 | 1990-03-26 | Ricoh Co Ltd | 半導体単結晶薄膜の製造方法 |
| CN116043325A (zh) * | 2023-03-24 | 2023-05-02 | 北京航空航天大学 | 一种薄膜沉积装置及薄膜沉积方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59147425A (ja) * | 1983-02-10 | 1984-08-23 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 半導体結晶膜の形成方法 |
-
1985
- 1985-08-09 JP JP60174053A patent/JPH0817153B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6235511A (ja) | 1987-02-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |