JPS5837918A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS5837918A
JPS5837918A JP56135729A JP13572981A JPS5837918A JP S5837918 A JPS5837918 A JP S5837918A JP 56135729 A JP56135729 A JP 56135729A JP 13572981 A JP13572981 A JP 13572981A JP S5837918 A JPS5837918 A JP S5837918A
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film
insulating film
polycrystalline
silicon
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JP56135729A
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Haruhide Fuse
玄秀 布施
Koichi Kugimiya
公一 釘宮
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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とくに絶縁膜−1−に形
成された多結晶又は非晶質の島状シリコン膜の粒径を増
大する方法に関するものである。
従来より、絶縁膜又は軸絶縁基板上に結晶1′1の良い
(粒径の大きい)シリコン層を形成出来れば、この層中
に動作速度の早い素子を形成出来ることが知られており
、絶縁膜上に粒径の大きいシリコン層を形成する方法が
強く望まれている。このためこれを可能にしようとして
いるのが、レーザを用いてSiO2や5isN4の絶縁
膜」二で良い結晶を形成する方法である。レーザ、電子
ビーム等のエネルギー密度の高いビームは、Si表面の
みを溶融することが可能で、例えば、S i O2J−
に堆積したポリシリコ/(多結晶シリコン)のみを溶か
してダレイン成長をおこし粒径を増大するものである。
この場合に、基板全体に堆積したポリシリコンにレーザ
の照射を行なうと溶融層の歪み発生により、十分均一な
シリコン層を形成することは難かしい。
そこで、シリコン層を数+71 mのオーダーの島状に
形成しておくことによって、これらの歪みをやわらげる
ことが行なわれている。現に471 m X20 /1
mの島状の多結晶シリコンにレーザ照射を行うと、完全
な単結晶になったという報告がある。
しかし、このように島状のポリシリコンをこのま一4v
−ザで溶融すると、AppL、Phys、Lett38
(3)1981 P2S5でり、に、Biegelse
n等が報告しているように、ポリシリコンが流れ出して
バター7がくずれてしまう。そこで、この流れ出しを防
ぐ為に、LOGO3(loc&l oxidation
 ofSi)法を用いて、島状のポリシリコン以外をす
べて酸化してしまう方法が考えられるがこの方法は酸化
と同時に島状のシリコンを形成するものであり、5is
N4 形成に伴なう複雑な工程の増加や厚いSiO2を
形成する必要がある為、高温、長時間の酸化が必要とな
る。この為、この様な複雑化したプロセスは高密度化さ
れたLSIのプロセスに対しては、不純物拡散等の現象
が大きく変動する為、好ましくない。
本発明は上記欠点にかんがみなされたもので、簡単な方
法でもって、この島状の多結晶(又は非結晶)シリコン
膜の流れ出しを防止する方法を提供するものである。す
なわち、本発明はあらかじめ島状に形成したポリシリコ
ンのまわりを酸化膜によりとり囲んだ状態で、レーザ又
は電r−ビームによるポリシリコンの溶融をおこなうも
のでちる。
次に、実際の工程図にそって本発明の説明を行なう。第
1図〜第3図は、3種類の本発明の一丁二程を示すもの
である。まず第1図(A)においてンリコン半導体基板
1の1−に絶縁膜としての5iO22を形成後、多結晶
シリコンを堆積し、数+71 m〜数百μmの島にエツ
チングして多結晶シリコンの島3を形成する。次に第1
図(B)に示すように、多結晶シリコン3を熱酸化して
その表面に酸化1q(SiO2)4を1000A以上形
成する。条件としては、We to 2 酸化で900
″02時間程度で100OAの酸化膜4の形成が可能で
ある。第1図(C)において、高いエネルギー密度をも
つレーザ等ノビ−ムロを照射して多結晶シリコ/3を(
R融するこの酸化膜4ば、レーザのパワーヲホとんど吸
収せずしかも融点が高い為ポリシリコン3が溶融シても
溶けることはなく、ポリシリコン3の流れ出しの壁とな
る。こうして、第1図(D)に示す様に粒径の大きな単
結晶に近いシリコン結晶の島3′をつくる。ここで用い
るレーザば、5102や5isNa にはほとんど吸収
されずSiに強く吸収されるArレーザ、 Krレーザ
、YAGレーザ等域 の連絡発振型のものが好ましい。そしてこの島3′の部
分に様々な半導体素子を作り込むことにより、半導体集
積回路が作成できる。尚、半導体基板1中にも第1層目
の半導体素子を作り込んであるもこに半導体素子を形成
することにより多層構造の半導体ICを形成することが
可能である。
第2図は、第1図と(A) 、 (B)の工程は同様で
あるが、同図(C)工程でポリシリコン3の平担部上の
酸化膜4をフォトエツチング法にてエツチング除去し、
ポリシリコン3の側面にのみ酸化膜6を残しテ、高エネ
ルギービーム6でポリシリコン3を溶融させて粒径の大
きな結晶とするものである。この酸化膜6は、ポリシリ
コン3の溝方向の流れ出しを防ぐために必要な為壁の部
分のみあればこの目的が達せられる。
第3図は、第1図では熱酸化を行なって酸化膜4を形成
するのに対して、CV D (chemicalvap
our deposition)法によって酸化膜を形
成するものである。まず、第3図(A)の如く、第1図
。
第2図(A)と同様に島状のポリシリコン膜3形成後5
102又は5isNa 膜8を全面に形成する。(同図
B)そして同図(C”lの様に写真食刻法により、9に
示すポリシリコン膜3上の絶縁膜8を工・ノチ/グしで
し捷う。そしてその上から、高エネノ棗、ギー密度ビー
ム6によって照射を行ない、島状ポリシリコン膜3を溶
融させてシリコン粒径の大きい島状のシリコン領域3′
を形成する。
尚、本実施例(第1図〜第3図)の場合、171m波長
以下の光やレーザを用いているので8102や5i3N
a  にはエネルギーが吸収されず、ポリシリコノ膜3
の部分のみで吸収される。特に、第3図の実施例の場合
、エネルギーは厚い=絶縁膜9があるので減衰し、半導
体基板1の溶融は全く起きない。また、高エネルギービ
ーム金電子ビームを用いる場合には物質により吸収係数
がほとんど変わらない為表面で吸収され、半導体基板1
の影響はより少ない。
実際に、1/1mの酸化膜2上に、0.6IlIQノホ
島 リンリコンを堆積して約30/l m X 40/i 
mの昔にのこし、それに100OAのWe to 2 
酸化を行なって酸化膜4を形成する。そのまま、GW−
Arレーザ8〜9Wの出力で焦点距離5mのレンズで絞
って360’Cの試料台にのせて、一方向へ30mm1
sec、他方向へ1011 mピンチに送ることにより
、多結晶7リコン3の部分を完全に溶融した。
その結果、酸化膜4部分は溶融せずに、横方向の流れに
よるバター7くずれは、酸化膜によって全く生じること
なく、ポリシリコン粒が大きく成長し、島がほぼ1グレ
イ/の領域ゴになった。第2図、第3図に示す方法を用
いても、辛く(・・1縁の効果があり、この形成された
島3′に能動半導体素子を作成してンノグルンリコン並
の特性を得ることにおいて、加工上程におけるパターン
くすitか小さい為に微細JJn工が可能となり、かつ
高温、長時間の熱処理も不安で積層形高密度LSIの形
成に大きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(D)、第2図(A)〜(C)、第3図
(A)〜(C)はそれぞれ本発明の実施例の島状シリコ
ンの製造工程断面図である。 2・・・・・・絶縁膜、3・・・・・・島状ポリシリコ
ンllか、3′・・・・・・島状ンリコノ領域、4,5
.9・・・・・・酸化膜、6・・・・・・高エネルギー
ビーム。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第 2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁膜上に非晶質又は多結晶のシリコン膜を島状
    に形成する第1の工程と、前記島状シリコン膜の少なく
    とも側面に絶縁膜を形成する第2の工程と、エネルギー
    ビームを前記島状シリコン膜に照射して、シリコンの粒
    径を大きくする第3の工程とを備えたことを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  2. (2)  第2の工程が、シリコン膜を熱酸化樗して島
    状シリコン膜表面にシリコン酸化膜を形成する工程より
    なることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
    体装置の製造方法。
  3. (3)第2の工程が、島状シリコン膜を含む表面上にC
    VD絶縁膜を形成し、しかる後フォトエッチによシ前記
    島状シリコン膜側面にのみCVD絶縁膜を残存させる工
    程よりなることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59184517A (ja) * 1983-04-05 1984-10-19 Agency Of Ind Science & Technol 積層型半導体装置の製造方法
US6638800B1 (en) 1992-11-06 2003-10-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser processing apparatus and laser processing process

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US7179726B2 (en) 1992-11-06 2007-02-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser processing apparatus and laser processing process
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