JPS58112323A - 電子ビ−ムアニ−ル方法 - Google Patents
電子ビ−ムアニ−ル方法Info
- Publication number
- JPS58112323A JPS58112323A JP56209540A JP20954081A JPS58112323A JP S58112323 A JPS58112323 A JP S58112323A JP 56209540 A JP56209540 A JP 56209540A JP 20954081 A JP20954081 A JP 20954081A JP S58112323 A JPS58112323 A JP S58112323A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- electron beams
- oxide film
- layer
- beams
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P95/00—Generic processes or apparatus for manufacture or treatments not covered by the other groups of this subclass
- H10P95/90—Thermal treatments, e.g. annealing or sintering
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（１） 発明の技術分計
本発明は、ＢＯＩＣ）単結晶化、特に電子ビームを用い
九Ａ０１ｔ）単＃ふ化技術に係る。
九Ａ０１ｔ）単＃ふ化技術に係る。
（２）技術の背景
８０１ （ｉｉｌｌｉｃｏｎ ｏｎ ）ｎｓｕｌａｔ＊
ｒ ）は絶縁物（膜）上のシリコンの略称であ〉、ζＯ
シリコン内Ｅｌｆ威された複数の半導体を下地層が絶縁
体であることを利用して容易に分離し、大規模集積化の
ため〇一手段とぜんとするものである。
ｒ ）は絶縁物（膜）上のシリコンの略称であ〉、ζＯ
シリコン内Ｅｌｆ威された複数の半導体を下地層が絶縁
体であることを利用して容易に分離し、大規模集積化の
ため〇一手段とぜんとするものである。
しかし、絶縁層上に所望なシリコン単結晶を形成するこ
とは容易では表く、と０技１１ＩＩＯ利用はいま一歩で
あると共に、今後の開発が望まれている。
とは容易では表く、と０技１１ＩＩＯ利用はいま一歩で
あると共に、今後の開発が望まれている。
（３）従来技術と問題点
絶縁物、例えば酸化膜上に慣用のＣＶＤ法を用いてシリ
コンを蒸着させた場合、得られるシリコンは結晶寸法数
百Ｘ程度の多結晶体である。この多結晶シリコン層に最
近脚光を浴びているレーザー、例えば連続発振アルゴン
レーザーの光を照射してアニールした場合、レーザー光
の局所的で高い出力のためにシリコンの溶融固化、即ち
再結晶化が起とシ、結晶寸法Ｏ拡大をはえすむとかでき
る、しかし、得られる結晶嬬やＦｉ〉多結晶体であシ、
結晶寸法も数μ願程度である。
コンを蒸着させた場合、得られるシリコンは結晶寸法数
百Ｘ程度の多結晶体である。この多結晶シリコン層に最
近脚光を浴びているレーザー、例えば連続発振アルゴン
レーザーの光を照射してアニールした場合、レーザー光
の局所的で高い出力のためにシリコンの溶融固化、即ち
再結晶化が起とシ、結晶寸法Ｏ拡大をはえすむとかでき
る、しかし、得られる結晶嬬やＦｉ〉多結晶体であシ、
結晶寸法も数μ願程度である。
（荀 発ｌ！ｌ１１０目的
本発明は、上記のような従来技術０現状に鑑み、８０Ｉ
におけるシリロンの結晶寸法の拡大、さらに祉単結晶化
をｖ４現することを目的としている。
におけるシリロンの結晶寸法の拡大、さらに祉単結晶化
をｖ４現することを目的としている。
（５） 発１ｌ１１の構成
本発明者らは、こうし丸目的の下、鋭意研究０＃果、加
速電圧Ｏ１４なる複数の電子ビームを用い石アニール処
雇によつて上記目的な達成することが可能であゐことを
見い出しえものである。
速電圧Ｏ１４なる複数の電子ビームを用い石アニール処
雇によつて上記目的な達成することが可能であゐことを
見い出しえものである。
単結晶の成長が、溶融、固化の＃後にゎ丸る温度条件に
よって大きく左右されゐことは周知で参ゐ。そして、従
来Ｏレーず一アニールでは、瞬間的な急速加熱・急速冷
却という条件が大きな結晶ＯＩＬ長を阻んでいる。そこ
で、本発明者らは、シリコンの下地層である絶縁物を加
熱することによって、シリコンＯ結晶化遥Ｉ！におけゐ
温度条件を単結晶化の九めに：ｌ１ｌｔ条件に変更する
ことを企図したものである。そ０具体的手段として、本
発明では、レーザービームではなく電子ビームを用いる
。レー、ブービームでは波長に応じて特定の物質だけを
加熱することが可能であるにすぎず、また被加熱層の表
面から内側へと経時的Ｋ（不均一に）加熱する不都合が
あるからである。この点電子ビームでは加速電圧を変化
させれば、所望の深さｋあゐ所望の物質を均一に加熱す
ることが可能であゐ。
よって大きく左右されゐことは周知で参ゐ。そして、従
来Ｏレーず一アニールでは、瞬間的な急速加熱・急速冷
却という条件が大きな結晶ＯＩＬ長を阻んでいる。そこ
で、本発明者らは、シリコンの下地層である絶縁物を加
熱することによって、シリコンＯ結晶化遥Ｉ！におけゐ
温度条件を単結晶化の九めに：ｌ１ｌｔ条件に変更する
ことを企図したものである。そ０具体的手段として、本
発明では、レーザービームではなく電子ビームを用いる
。レー、ブービームでは波長に応じて特定の物質だけを
加熱することが可能であるにすぎず、また被加熱層の表
面から内側へと経時的Ｋ（不均一に）加熱する不都合が
あるからである。この点電子ビームでは加速電圧を変化
させれば、所望の深さｋあゐ所望の物質を均一に加熱す
ることが可能であゐ。
以下、実施例を用いて本発明をさらに評しく説明する。
（旬 発明の実施例
第１図を参照すると、シリコンウェーハｌ上に酸化ＩＩ
（８ｉ０．） ２が形成されておシ、この酸化膜はそ
の上に形成されるシリコン単結晶の結晶方位を規定する
ように慣用のマスク手法を用いてパターニングすること
ができる。 ８４０．酸化膜２の厚さは通常ＦｉＯ，Ｓ
〜１．０μｍであるが、これに限蜜されない。そして、
酸化膜２０表面に慣用のＣＶＤ法を用いてシリコン単結
晶層３を通常４０００〜５０００ム程度蒸着させる。
（８ｉ０．） ２が形成されておシ、この酸化膜はそ
の上に形成されるシリコン単結晶の結晶方位を規定する
ように慣用のマスク手法を用いてパターニングすること
ができる。 ８４０．酸化膜２の厚さは通常ＦｉＯ，Ｓ
〜１．０μｍであるが、これに限蜜されない。そして、
酸化膜２０表面に慣用のＣＶＤ法を用いてシリコン単結
晶層３を通常４０００〜５０００ム程度蒸着させる。
ζうして形成され九８０Ｉ Ｋ対して２本の電子ビーム
■、■を照射する。１本■祉加達電圧を１０〜１５区Ｖ
＠度にすｂことＫようて１ｌＨｔＤｓｔ９ｘン層１ｔｊ
ｌｌ？ＭＬ、ＩＥｏ １ 本＠ハ５０〜６０ ＫＶ＠度
にすることによりて下地酸化膜２を加熱するようＫｌｌ
黛する。ヒれら３本の電子ビームは、例えば、対称的に
配置され九電子銃からの２本のビームを試料上方であえ
かも一本のビームであみかのように会流させて試料に履
射すゐととも、あるいＦｉｆｉｆｆ同じ試料位置に２本
０電子ビームを試料に対して異なる角度を持丸せて照射
することもできる。このときの吸収エネルギーの深度分
布を８２ｍＫ示しえ。
■、■を照射する。１本■祉加達電圧を１０〜１５区Ｖ
＠度にすｂことＫようて１ｌＨｔＤｓｔ９ｘン層１ｔｊ
ｌｌ？ＭＬ、ＩＥｏ １ 本＠ハ５０〜６０ ＫＶ＠度
にすることによりて下地酸化膜２を加熱するようＫｌｌ
黛する。ヒれら３本の電子ビームは、例えば、対称的に
配置され九電子銃からの２本のビームを試料上方であえ
かも一本のビームであみかのように会流させて試料に履
射すゐととも、あるいＦｉｆｉｆｆ同じ試料位置に２本
０電子ビームを試料に対して異なる角度を持丸せて照射
することもできる。このときの吸収エネルギーの深度分
布を８２ｍＫ示しえ。
とのよ５に単結晶化すべきシリコン＃結晶層３のはかに
下地酸化１１２をも加熱すると、電子ビームによりて一
度溶融され九シリコン０■化通＠がゆるやかなものとな
るえめに、再結晶化し九シシツン性非雷に大暑１に＃晶
寸渋０４０となる。実験的に１少なくとも歇酉〜歇千μ
ｍの単結晶を得た。
下地酸化１１２をも加熱すると、電子ビームによりて一
度溶融され九シリコン０■化通＠がゆるやかなものとな
るえめに、再結晶化し九シシツン性非雷に大暑１に＃晶
寸渋０４０となる。実験的に１少なくとも歇酉〜歇千μ
ｍの単結晶を得た。
なお、発−の本質上、酸化膜２は上記ＯＡターンである
必要はなく、単純な平面的な膜（層）であること７ｂ４
１．１１る。
必要はなく、単純な平面的な膜（層）であること７ｂ４
１．１１る。
次に１第３図を参照すると、シリコンウェーハ１上Ｋ例
えば寸法２０μＸ３０Ｊｌ、厚さ０．８〜１．０μｍの
酸化膜２、そしてその上に厚さ４０００〜５０００ムの
クリロン多結晶層３が形成されていゐ。
えば寸法２０μＸ３０Ｊｌ、厚さ０．８〜１．０μｍの
酸化膜２、そしてその上に厚さ４０００〜５０００ムの
クリロン多結晶層３が形成されていゐ。
これらの層の寸法中厚さは所望なデバイスの寸法中厚さ
Ｋようて自由に選択すゐことができる。
Ｋようて自由に選択すゐことができる。
そして、本発明の第二〇１１様では、３本の電子ビーム
■■■を使用する。ビームの加速電圧を中央のビーム■
はｌθ〜１５ＫＶ、両端のビーム■、■は５０〜６０Ｋ
ＶＫ設定し、即ち、中央のビーム■は表面のシリコン層
３を１両端のビーム■、■は下地酸化膜２を加熱するよ
うに設定する。そして、試料上と０３本のビームを平行
的に走査する。
■■■を使用する。ビームの加速電圧を中央のビーム■
はｌθ〜１５ＫＶ、両端のビーム■、■は５０〜６０Ｋ
ＶＫ設定し、即ち、中央のビーム■は表面のシリコン層
３を１両端のビーム■、■は下地酸化膜２を加熱するよ
うに設定する。そして、試料上と０３本のビームを平行
的に走査する。
こうすることＫよりて、酸化１［３まで加熱された両端
部では表面シリコン層３のみが加熱され九中央部よ？）
％ビームが去うに後の冷却速度が運（１ｊ％第３ｇｌに
おける横方向ム慧ム′における温度分布が第４図の曲線
（１）ようｌｋｔドル形となる。
部では表面シリコン層３のみが加熱され九中央部よ？）
％ビームが去うに後の冷却速度が運（１ｊ％第３ｇｌに
おける横方向ム慧ム′における温度分布が第４図の曲線
（１）ようｌｋｔドル形となる。
このために、一度溶融し九表面シリコン層３紘最初中央
の部分Ｍが麿化し、その固化領域が両端部Ａ、Ａ′の方
へと次第に拡大してゆき、最終的に表面シリコン層３は
完全な単結晶となる。
の部分Ｍが麿化し、その固化領域が両端部Ａ、Ａ′の方
へと次第に拡大してゆき、最終的に表面シリコン層３は
完全な単結晶となる。
これは、従来のように一本のレーザービーム（又は電子
ビーム）のみで表面シリコン層をアニールした場合には
、ビームが＊うた後の温度分布が曲ＭＰ （１１４１！
Ｉ） Ｏよう表ブーファイルになるので、一度溶融し九
シリコンは両端部ムｓＡ！から固化が起ヒシ中央部に進
行し、どうして−中央付近で結晶成長が害され、単結晶
化しないという不都合が除央されるから可能となり九も
のである。
ビーム）のみで表面シリコン層をアニールした場合には
、ビームが＊うた後の温度分布が曲ＭＰ （１１４１！
Ｉ） Ｏよう表ブーファイルになるので、一度溶融し九
シリコンは両端部ムｓＡ！から固化が起ヒシ中央部に進
行し、どうして−中央付近で結晶成長が害され、単結晶
化しないという不都合が除央されるから可能となり九も
のである。
なお、ビームのスポットの寸法は必要であれば数置のオ
ーダーのものが得られるとも報告されてきることは明ら
かである。
ーダーのものが得られるとも報告されてきることは明ら
かである。
以上、本発明の二つの好ましい態様を例として説明して
きたが、要するに１複数の電子ビームを用いることによ
りてｌ０ＩＯ所望な三次元的温度分布を自由に形成する
ことが可能であり、それによりてシリ１２、ンの所望な
（単）結晶化条件をつくｂ出す仁とが可能となるという
ことが、本発明の要旨であり、その実施の態様は当業者
であれば様々に工夫、変形することができるものである
ことに留意すべきである。
きたが、要するに１複数の電子ビームを用いることによ
りてｌ０ＩＯ所望な三次元的温度分布を自由に形成する
ことが可能であり、それによりてシリ１２、ンの所望な
（単）結晶化条件をつくｂ出す仁とが可能となるという
ことが、本発明の要旨であり、その実施の態様は当業者
であれば様々に工夫、変形することができるものである
ことに留意すべきである。
（７）発明の効果
以上の説明から明らかなように、本発明によって８０Ｉ
において大きな単結晶を得るととが可能となる。それ
Ｋよって８０Ｉの半導体装置への利用も前進する。
において大きな単結晶を得るととが可能となる。それ
Ｋよって８０Ｉの半導体装置への利用も前進する。
第１−は２本の電子ビームを用いた本発明の一つの実施
態様を示す概略図、第２図は第１図における深さ方向の
吸収エネルギーの分布図、第３図は３本の電子ビームを
用いた本発明のもう一つの実施態様を示す概略図、第４
図は第３図における表面層の横方向の温度分布を示す図
である。 １・・・シリコンウェーハ ２・・・絶縁物（酸化膜） ３・・・多結晶シリコン層 ■〜■・・・電子ビーム 特許出履人 富士通株式金社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁通士内田幸男 弁還士山口昭之 第１図 第２図
態様を示す概略図、第２図は第１図における深さ方向の
吸収エネルギーの分布図、第３図は３本の電子ビームを
用いた本発明のもう一つの実施態様を示す概略図、第４
図は第３図における表面層の横方向の温度分布を示す図
である。 １・・・シリコンウェーハ ２・・・絶縁物（酸化膜） ３・・・多結晶シリコン層 ■〜■・・・電子ビーム 特許出履人 富士通株式金社 特許出願代理人 弁理士 青 木 朗 弁理士 西 舘 和 之 弁通士内田幸男 弁還士山口昭之 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、絶縁体上０７９２７層に加熱電圧の異な為複数の電
子ビームを照射して結晶化処履を遂行することを特徴と
する電子ビームアニール方法。 Ｌ ２本Ｏ電子ビームを使用し、１本紘前記シリコン層
０１１１融、馴化による結晶化の丸めＥ４１！用し、他
０１本は諌曽晶化１４１１１０＠諌シリコン層直下の前
記絶縁体を高温に保りために使用することを４１１１と
する特許請求のＩｌ−第１項記ｌ１ＩＯ電子ビームアニ
ール方法。 ３．３本の電子ビームを使用し、かっとれら０電子ビー
ムをそれらによりて形威畜れる前記シリコン層Ｏ溶融帯
域がその中央部から端部へ向けて固化するように調節し
えことを特徴とする特許請求の範ｍ第１項記職Ｏ電子ビ
ームアニール方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209540A JPS58112323A (ja) | 1981-12-26 | 1981-12-26 | 電子ビ−ムアニ−ル方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56209540A JPS58112323A (ja) | 1981-12-26 | 1981-12-26 | 電子ビ−ムアニ−ル方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58112323A true JPS58112323A (ja) | 1983-07-04 |
| JPH0355975B2 JPH0355975B2 (ja) | 1991-08-27 |
Family
ID=16574492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56209540A Granted JPS58112323A (ja) | 1981-12-26 | 1981-12-26 | 電子ビ−ムアニ−ル方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58112323A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59178719A (ja) * | 1983-03-30 | 1984-10-11 | Agency Of Ind Science & Technol | 電子ビームアニール方法 |
| JPH0365259U (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-25 | ||
| US6858508B2 (en) * | 2000-09-29 | 2005-02-22 | Canon Kabushiki Kaisha | SOI annealing method |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56142630A (en) * | 1980-04-09 | 1981-11-07 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
-
1981
- 1981-12-26 JP JP56209540A patent/JPS58112323A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56142630A (en) * | 1980-04-09 | 1981-11-07 | Fujitsu Ltd | Manufacture of semiconductor device |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59178719A (ja) * | 1983-03-30 | 1984-10-11 | Agency Of Ind Science & Technol | 電子ビームアニール方法 |
| JPH0365259U (ja) * | 1989-10-27 | 1991-06-25 | ||
| US6858508B2 (en) * | 2000-09-29 | 2005-02-22 | Canon Kabushiki Kaisha | SOI annealing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0355975B2 (ja) | 1991-08-27 |
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