JPS5814524A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法、特に絶縁基板上の分離
された非単結晶半導体領域を光束照射により単結晶化す
る方法に関す。

表面が絶縁体よシなる基板上に島状に分離され九牛導体
素子を形成するＳ　ＯＩ　（５ｉｌｉｃｏｎ　　ｏｎド Ｉｎ５ｕムｔｉｎｇ　　５ｕｂｓｔｒａｔｅ　）構造の
半導体装置の製造工程において、絶縁基板面上の非単結
晶シリコンすなわち多結晶シリコン或いは非晶質シリコ
ンにより形成された島状に分離され良薄膜状牛尋体領斌
を単結晶化するための熱処理を実施する場合に、特に対
策を講じない限り、各半導体領域の端部がその中央部分
に比較して低温となシ、再結晶化は周辺部分より始まる
ために多結晶となり易く。

単結晶化の目的を達成するためには、各半導体領域の中
央附近の一個所に温度の最低点を設けて。

再結晶化をこの位置よシ開始させることが必要とされて
いる。

本発明は、前記の単結晶化のための光束照射による熱処
理において、再結晶化を一個所より開始せしめる具体的
でかつ確実な方法を得ることを目的とする。

本発明は、各半導体領域の周辺部分がその中央部分に比
較してよ〕多くの光束を畝収する如く。

咳半導体領域の少ヰくとも一部分を干渉薄膜により被蝋
することによシ達成される。

以下本発明を実施例によシ図面を用いて詳細に説明する
。第１ＦＩＩＪ（ａ）及び（ｂ）は第一の実施例を示す
平面図及び断面図である。本実施例において、二酸化シ
リコン（Ｓｌｏｗ）よ＃）々る基板表面１上に形成され
た島状に分離された非単結晶シリーン領域２１ｉ−，ア
ルゴン（Ａｒ）レーザ光（波長４８８．２　ｎｍ。

５１４．５ｎｍ）の垂直照射にょ）、加熱後冷却して単
結晶シリコンを得ようとするとき、レーザ光照射に先立
ってシリコン領域２０面上に化学蒸着法により二酸化シ
リコン膜３を厚さ約８８　ｎｍＫ形成し。

非単結晶シリコン領域２の中央附近に＄１−いてホトリ
ソグラフィ法により前記二酸化シリコン膜３に小開口４
を設ける。前記二酸化シリコン膜３の厚さとその屈折率
（ｎ＝１．４６）との積（以下光学的膜厚という）はＡ
ｒレーザ光の１／４波長に近似し、二酸化シリコン膜３
に垂直にＡｒレーザ光を照射するとき、光波の干渉にょ
シ反射率は極少値約８−となる。なお、二酸化シリコン
膜３の厚さを前記の値の奇数倍としても同等の結果が得
られる。小開口４は非単結晶シリコン２を露出しておシ
、その面のＡｒレーザ光に対する反射率社約羽−である
。

Ａｒレーザ光を二酸化シリコン膜３側よシ腫直に照射す
るとき、非単結晶シリコン領域２に到達するＡｒレーザ
光は、二酸化シリコンＪＩＩ３に被覆された部分につい
て１００−８＝９２％程度、小開ロ４部分について１０
０−３８＝６２５１１１度であって、　　Ａｒレーザ光
照射による非単結晶シリコン領域２内の温度分布は第２
図（ａ）Ｋ示す如く小開口４０部分がその周Ｈよ〉低温
となる。この最低温部分が非単結晶シリコンの融点ＴＭ
を僅に超えるまで加熱後、冷却すれば第２図伽）に示す
如き温度分布となシ、小開口４の中心部が最低温であり
これが結晶化温度’ｆＭに最初に到達して、ここより周
辺に向って再結晶化が進み非単結晶シリコン領域２社単
結晶化される０第３図拡第二の実施例を示す断面図であ
り９本実施例において社、前記第一の実施例と同様に二
酸化シリコンよｐなる基板表面１上に非単結晶シリコン
領域２び光学的膜厚が１／４波長に相当する二酸化シリ
コン膜３（Ｍｌさ約８８　ｎｍ　）を形成後、非単結晶
シリコン領域２の中央附近に多結晶シリコンＭ５を設け
る。多結晶シリコン膜５（屈折率ｎ＋３．６）の光学的
膜厚が１／４波長、３／４波長に相自子る膜厚的３６ｎ
ｍ。

ｔｔｏｎｍであるときにＡｒレーザ光に対する反射率が
極大、透過光が極小となるが、更に本実施例においては
多結晶シリコシ膜５が融解熱を奪う冷却効果を有する。

第３の実施例としては、第二の実施例における多結晶シ
リコン膜５１７ｃ代えて、窒化シリコン（Ｓｌ。

Ｎ４）膜５′を設ける。窒化シリジン膜５′（屈折率ｎ
中２．０）の光学的膜厚が１／４波長に相当する膜厚的
６３ｎｍであるとき反射率が極大となる。

前記の第二、第三〇実施例についても、　　Ａｒレーザ
光の照射の際の温度分布は第２図（ａ）と、再結晶時の
温度分布は第２図伽）と同様であ〕非単結晶シリコン領
域２は中央部より単結晶化される。

第４図−）及び（ｂ）は第四の実施例を示す断面図であ
る。本実施例において、二酸化シリコンよシなる基ｅｘ
面面上上非単結晶シリコン層７ｔ−厚さ４００ｔｔｎｔ
ｌｉｔに形成する。次に分離され九非単結晶シリコン領
域を形成すべき部分Ｋｌｌ化シリコンよりなるｉスフ８
を形成して、非単結晶シリコン層に熱酸化処理を実施す
る０この熱酸化処理は隣接する領域との中間の部分の非
単結晶シリコン層は完全に酸化されるまで行な込９分離
された非単結晶シリコン領域９が形成される０次に全面
に二酸化シリーン膜１Ｇを厚さ約１７０ｍｍＫ形成する
。

本実施例において非単結晶シリコン領域９上の二酸化シ
リコン膜１０は領域９の主表面上においてその光学的膜
厚がＡｒレーザ光の１／２波長に相当し、領域９０周辺
の勾配を有する面については。

その光学的膜厚が１／４波長の３倍、４倍、５倍等に相
当する位置が存在すゐ。

Ａｒレーザ光を基板に垂直に照射するとき、領域９の主
表面及び周辺の勾配面の二酸化シリコン膜の光学的膜厚
が１／２波長の整数倍に相当する位置については反射率
が極大値の約３８−となり周辺の二酸化シリコン層の光
学的膜厚が４７４波長の奇数倍に相当する位置について
は反射率が極小値の約８Ｌｓとなり、二酸化シリコン膜
を透過して非単結晶シリコン領域９に到達するＡｒレー
ザ光の強度は第５図（ａ）に示す如く分布する。この結
果として、非単結晶シリコン領域９の温度はＡｒレーザ
光照射時において第５図（ｂ）、再結晶化開始時におい
て第５図（ｅ）に示す如く分布し、再結晶化は領域９の
中央部分より開始して次第に周辺に及び単結晶が形成さ
れる。

第６図は第五の実施例を示す断面図である基板面１１上
に島状に分離された非単結晶シリコン領域１２の形成に
あたって、その周辺が勾配をもつようにテーパーエツチ
ングを行なう。この領域１２を含む基板面１１上に、二
酸化シリコン或いは窒化シリコン等その屈折率がシリコ
ンよシ少なる物質、望ましくはその屈折率がシリコンの
屈折率の平方根に近似する物質により皮、［１３を形成
し。

その厚さを光学的膜厚がＡｒレーザ光の１／２波長に相
当する値とする。このとき、非単結晶シリコン領域１２
０周辺の勾配を有する位置においては、基板面１１に垂
直に入射するＡｒレーザ光は皮膜１３に斜に入射し、光
路長及び入射角が変化する。この結果非単結晶シリコン
領域１２に到達するＡｒレーザ光の強度嬬前記第四の実
施例について説明した第５図（ａ）と同様に分布し温度
分布は第５図６）及び（ｅ）と同様となって単結晶が形
成される０ 本発明は、前記各実施例について詳細に説明した如＜、
８０Ｉ構造の半導体装置の製造工程において、非単結晶
シリコンよシなる領域に、光の干渉により反射率を減少
若しくは増加せしめる干渉薄膜を被着し、ぼ射光束に対
する反射率を当該領域の周辺部において最少ならしめて
、光肇−射を実施することによりａ該領域の中央部分が
周辺部分よ〕低温となシ再結晶化が中央よシ周辺に及ん
で単結晶化が達成されるものであシ、ＳＯＩ構造の半導
体装置の製造に大きく寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図（＆）は実施例を示す平面図、第オ１伽）は実施
例を示す断面図、第２図（ａ）及び伽）線温度分布を６
口拡実施例を示す断面図である。 図において、１は基板、２はシリコン領域、３け二酸化
シリコン膜、　　４Ｆｉ開口、５は多結晶シリコン膜或
いは窒化シリコン族、６は基板、７は非単結晶シリコン
鳩、８ｔ：ｔマスク、９はシリコン領域、１０ｔｉ二酸
化シリコン膜、ｌｌｔ基板、１２はシリコン領域、１３
は皮膜を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁層上に非単結晶半導体領域を配設し、光束照射によ
   り該非単結晶半導体領域を単結晶半導体領域とし、該単
   結晶半導体領域に半導体素子を形成する半導体装置の製
   造方法において、該非単結晶半導体領域上に薄膜を選択
   的に設け、該非単結晶半導体領域の周辺部において前記
   光束に対する反射率を該非単結晶半導体領域の中央部よ
   シ小ならしめて、前記光束照射をなすことを特徴とする
   半導体装置の製造方法。