JPS5943808B2 - ウエハ−上のアモルファスシリコンもしくは多結晶シリコンをエピタキシアル成長させる方法 - Google Patents
ウエハ−上のアモルファスシリコンもしくは多結晶シリコンをエピタキシアル成長させる方法Info
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- JPS5943808B2 JPS5943808B2 JP56144690A JP14469081A JPS5943808B2 JP S5943808 B2 JPS5943808 B2 JP S5943808B2 JP 56144690 A JP56144690 A JP 56144690A JP 14469081 A JP14469081 A JP 14469081A JP S5943808 B2 JPS5943808 B2 JP S5943808B2
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- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/38—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by treatments done after the formation of the materials
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- H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
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- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はウェハー上のアモルファスシリコンもしくは多
結晶シリコンをエピタキシャル成長させる方法に関する
。
結晶シリコンをエピタキシャル成長させる方法に関する
。
上記方法については、既にいくつかの文献に紹介されて
いるところであるが、従来最も一般的な方法は、厚さ４
０００Ａのアモルファスシリコン（以下α−Ｓｉ）の層
を、例えは６００’Ｃの電気炉で約８０分間加熱する電
気炉法であるが、比較的長い時間の加熱なので、生産性
の点で実用的でない。
いるところであるが、従来最も一般的な方法は、厚さ４
０００Ａのアモルファスシリコン（以下α−Ｓｉ）の層
を、例えは６００’Ｃの電気炉で約８０分間加熱する電
気炉法であるが、比較的長い時間の加熱なので、生産性
の点で実用的でない。
また、温度を上げることにより結晶成長速度は上昇する
が、シリコンのウェハーに「反り」が発生したり、汚染
されたり、したがつて生産の歩留が悪い等の欠点があり
、最近ではレーザビームで短時間照射する方法が研究さ
れている。しかしながら、このレーザビームによる方法
の場合は、小さなビームスポットでα−Ｓｉの層を走査
する関係で、走査線と走査線との間に生ずる境界区域に
成長ムラが生じたり、走査線の間隔を小さくすれば時間
がかゝるうえに過剰加熱部分が生じたりーする欠点が指
摘されている。そのため、最も新しいＩＣ回路方式と言
われる「三次元積層型ＩＣ回路の生産には使用できない
とされている。本発明の目的はウェハー上のアモルファ
スシリコンもしくは多結晶シリコンをエピタキシャル成
長させる方法において、比較的短時間で、しかもウェハ
ーを損傷させることなくα−Ｓｉの全域を成長ムラなく
実行する新規な方法を提供することにあり、その特徴と
するところは、（イ）複数の管状ランプを管軸を平行も
しくはほぼ平行にして、エピタキシャル成長させるべき
シリコンの通路に対して平行なもしくはほぼ平行平面内
に配置し、（ロ）シリコンの表面が１１０００Ｃ〜１４
００℃の温度に加熱されるように少なくとも４秒間以上
管状ランプも点灯し、←→ 次に、特定の管状ランプを
過入力点灯せしめて、シリコンの表面の一部を局部的に
１４１０℃〜１４８０℃に昇温させ、（ニ）シリコンを
、管状ランプの管軸に対して直角方向に、管状ランプに
対して相対的に少なくとも０．１ＣＴｆＬ／秒以上の速
度で移動させる、工程を含むことにある。
が、シリコンのウェハーに「反り」が発生したり、汚染
されたり、したがつて生産の歩留が悪い等の欠点があり
、最近ではレーザビームで短時間照射する方法が研究さ
れている。しかしながら、このレーザビームによる方法
の場合は、小さなビームスポットでα−Ｓｉの層を走査
する関係で、走査線と走査線との間に生ずる境界区域に
成長ムラが生じたり、走査線の間隔を小さくすれば時間
がかゝるうえに過剰加熱部分が生じたりーする欠点が指
摘されている。そのため、最も新しいＩＣ回路方式と言
われる「三次元積層型ＩＣ回路の生産には使用できない
とされている。本発明の目的はウェハー上のアモルファ
スシリコンもしくは多結晶シリコンをエピタキシャル成
長させる方法において、比較的短時間で、しかもウェハ
ーを損傷させることなくα−Ｓｉの全域を成長ムラなく
実行する新規な方法を提供することにあり、その特徴と
するところは、（イ）複数の管状ランプを管軸を平行も
しくはほぼ平行にして、エピタキシャル成長させるべき
シリコンの通路に対して平行なもしくはほぼ平行平面内
に配置し、（ロ）シリコンの表面が１１０００Ｃ〜１４
００℃の温度に加熱されるように少なくとも４秒間以上
管状ランプも点灯し、←→ 次に、特定の管状ランプを
過入力点灯せしめて、シリコンの表面の一部を局部的に
１４１０℃〜１４８０℃に昇温させ、（ニ）シリコンを
、管状ランプの管軸に対して直角方向に、管状ランプに
対して相対的に少なくとも０．１ＣＴｆＬ／秒以上の速
度で移動させる、工程を含むことにある。
以下、実施例を参照しながら本発明を説明する。
第１図は、本発明に使用する管状ランプの一例の説明図
であつて、具体的には定格消費電力１ｋＷのハロゲン白
熱電球である。図において、１はバルブ、２はシール部
、３は、シール部に埋設された金属箔、４及び５は、前
記箔から導出される外導線及び内導線であり、内導線５
，５間には、管軸に沿つて長さ約１６ｃｍのフイラメン
ト６が張架されている。７は、フイラメント６を管軸に
支えるためのアンカーであり、バルブ内には稀ガスと共
に微量のハロゲンを含み、上記電球は小型長寿命の特性
を有するものとして知られている。
であつて、具体的には定格消費電力１ｋＷのハロゲン白
熱電球である。図において、１はバルブ、２はシール部
、３は、シール部に埋設された金属箔、４及び５は、前
記箔から導出される外導線及び内導線であり、内導線５
，５間には、管軸に沿つて長さ約１６ｃｍのフイラメン
ト６が張架されている。７は、フイラメント６を管軸に
支えるためのアンカーであり、バルブ内には稀ガスと共
に微量のハロゲンを含み、上記電球は小型長寿命の特性
を有するものとして知られている。
第２図は、上記管状ランプ１００の複数を、管軸を平行
にして、エピタキシャル成長させるべきα−Ｓｉの層を
具えたウエハ一８の通路上に対して平行な平面Ｓ内に配
置し、上方をミラー９で覆つた、本発明方法を実施する
ための加熱炉の一例の要部の説明図である。図示の如く
、ウエハ一８は、管状ランプ１００の管軸に対して直角
方向（矢印方向）に走行するものである。第３図は、エ
ピタキシャル成長させるべきα一Ｓｉの層を具えたウエ
ハ一８の一例の説明図であつて、具体的には、ウエハ一
は単結晶シリコン（以下Ｓ−Ｓｌ）、１０は、例えばＳ
ｌＯ２やＳｉ３Ｎ３の如き絶縁層、１１はα−Ｓｉの層
であり、厚みは夫々約０．５ｍｍ１約０．２μｍ１約１
１Ｔｍで、ウエハ一８の直径は約１０ｃｍである。
にして、エピタキシャル成長させるべきα−Ｓｉの層を
具えたウエハ一８の通路上に対して平行な平面Ｓ内に配
置し、上方をミラー９で覆つた、本発明方法を実施する
ための加熱炉の一例の要部の説明図である。図示の如く
、ウエハ一８は、管状ランプ１００の管軸に対して直角
方向（矢印方向）に走行するものである。第３図は、エ
ピタキシャル成長させるべきα一Ｓｉの層を具えたウエ
ハ一８の一例の説明図であつて、具体的には、ウエハ一
は単結晶シリコン（以下Ｓ−Ｓｌ）、１０は、例えばＳ
ｌＯ２やＳｉ３Ｎ３の如き絶縁層、１１はα−Ｓｉの層
であり、厚みは夫々約０．５ｍｍ１約０．２μｍ１約１
１Ｔｍで、ウエハ一８の直径は約１０ｃｍである。
こ＼で、絶縁層１０には、第４図に拡大図示した如く、
巾数μｍ程度の溝１２が、約５０〜５００μｍの間隔で
設けられており、α−Ｓｉ層１１とウエハ一８とは溝１
２を介して接触している。したがつて、α−Ｓｉの層を
エピタキシャル成長させた場合、Ｓ〜Ｓｌの層が、絶縁
層１０を介して「積層」されたものとなる。三次元積層
型１Ｃ回路の製造に際しては適宜絶縁層内にスルーホー
ルを設け上下のＳ−Ｓｉ層を電気的に接続して、三次元
積層型ＩＣ回路の製作が可能となる。さて、ウエハ一８
を加熱炉に挿入し、ランプ１００を点灯せしめると、α
−Ｓｌの層は３〜５秒程度で１１００℃〜１４００℃に
略均一に昇温するので、しばらくその温度で保持せしめ
、後、ウエハ一の一番端部のランプ１００ａのみ過入力
点灯し、例えば定格消費電力１ｋＷの場合、１．２ｋＷ
程度で点灯し、その直下を、ウエハ一の全域が通過する
ようにウエハ一を移動させる。
巾数μｍ程度の溝１２が、約５０〜５００μｍの間隔で
設けられており、α−Ｓｉ層１１とウエハ一８とは溝１
２を介して接触している。したがつて、α−Ｓｉの層を
エピタキシャル成長させた場合、Ｓ〜Ｓｌの層が、絶縁
層１０を介して「積層」されたものとなる。三次元積層
型１Ｃ回路の製造に際しては適宜絶縁層内にスルーホー
ルを設け上下のＳ−Ｓｉ層を電気的に接続して、三次元
積層型ＩＣ回路の製作が可能となる。さて、ウエハ一８
を加熱炉に挿入し、ランプ１００を点灯せしめると、α
−Ｓｌの層は３〜５秒程度で１１００℃〜１４００℃に
略均一に昇温するので、しばらくその温度で保持せしめ
、後、ウエハ一の一番端部のランプ１００ａのみ過入力
点灯し、例えば定格消費電力１ｋＷの場合、１．２ｋＷ
程度で点灯し、その直下を、ウエハ一の全域が通過する
ようにウエハ一を移動させる。
α−Ｓｉの層は、直下に来た部分のみ１４１００Ｃ−１
４８０℃になり、その部分がエピタキシャル成長させら
れる。つまり、ゾーンメルテイングやゾーンリフアイニ
ング操作のように、エピタキシャル成長は、ウエハ一の
走行に応じて、過入力点灯しているランプ１００ａの直
下に到達する順に、部分的に少しマ進行し、最後に全域
にまたがつて完成する。この場合、炉内雰囲気はアルゴ
ンが良く、成長の始点となる結晶核は、溝を介して接触
しているＳ一Ｓｉがその役割を果している。上記エピタ
キルアル成長は、シリコンの融点近傍で行うのが良く、
全域同時に、長時間、１４１０℃〜１４８０℃に昇温す
ると、ウエハ一が熔融したり、「反り」などが生ずる欠
点があるが、ゾーンリフアイニングのような方法で進行
させると、ウエハ一を損傷させず、「反り］なども生ず
ることなくα−Ｓｉの層の全域のエピタキシャル成長が
完成し、しかも成長ムラもない。
４８０℃になり、その部分がエピタキシャル成長させら
れる。つまり、ゾーンメルテイングやゾーンリフアイニ
ング操作のように、エピタキシャル成長は、ウエハ一の
走行に応じて、過入力点灯しているランプ１００ａの直
下に到達する順に、部分的に少しマ進行し、最後に全域
にまたがつて完成する。この場合、炉内雰囲気はアルゴ
ンが良く、成長の始点となる結晶核は、溝を介して接触
しているＳ一Ｓｉがその役割を果している。上記エピタ
キルアル成長は、シリコンの融点近傍で行うのが良く、
全域同時に、長時間、１４１０℃〜１４８０℃に昇温す
ると、ウエハ一が熔融したり、「反り」などが生ずる欠
点があるが、ゾーンリフアイニングのような方法で進行
させると、ウエハ一を損傷させず、「反り］なども生ず
ることなくα−Ｓｉの層の全域のエピタキシャル成長が
完成し、しかも成長ムラもない。
温度制御の方は、ランプの消費電力、ランプ間の相互距
離、ランプとウエハ一の離間距離等で１１０００Ｃ〜１
４８０℃の範囲で比較的自由に選択でき、上記、１１０
０℃Ｃ−１４０００Ｃに一時的に保持したのは、全域を
同時に、室温から直接成長温度に昇温させるよりも昇温
ムラによる成長ムラ、ウエハ一の変形が少ないものが得
られるからであり、一種の「サーマルアシスト法」であ
る。前記の一時的保持時間は、少なくとも４秒以上あれ
ば良い。そして、ウエハ一の移動速度は、成長温度とし
て、融点近傍の１４１００Ｃ〜１４８０℃を選ぶ関係で
、０．１ＣＴＬ／秒以上の速度で過入カランプ１００ａ
の直下を通過させるのが良く、それより遅いと過剰加熱
部分が生じたり、ウエハ一を損傷するので好ましくない
。また、熔融表面が表面張力により盛りあがり、それが
そのま＼冷却し、表面に凹凸が生ずる欠点も現われてく
る。たゾし、あまり早いと、成長が不十分な区域が生ず
ることがあり、移動速度の上限は８ＣＴＩＬ／秒にした
方が良い。ところで、本発明の方法においては、加熱源
として、点灯・消灯、定格点灯・過入力点灯いづれの切
り替え作業に応じて殆んど瞬時に全放射光が追随して変
化する管状ランプを利用するものであるから、温度の制
御が容易に実行できること、ランプであるので加熱源が
劣化しても交換や保守も容易、ウエハ一の汚染もなく、
「反り」等の変形防止にも極めて有利である。前記実施
例では、ハロゲン白熱電球を示したが、キセノンロング
アークランプの如き放電灯を利用しても、同じ利点を有
する。本発明は以上の説明からも理解できるように、ウ
エハ一上のアモルフアスシリコンもしくは多結晶シリコ
ンをエピタキシャル成長させる方法において） （イ）複数の管状ランプを管軸を平行もしくはほぼ平行
にして、エピタキシャル成長させるべきシリコンの通路
に対して平行もしくはほぼ平行な平面内に配置し、（ロ
）シリコンの表面が１１０００Ｃ〜１４０００Ｃの温度
に加熱されるように少なくとも４秒間以上管状ランプを
点灯し、（ハ）次に、特定の管状ランプを過入力点灯せ
しめて、シリコンの表面の一部を局部的に１４１０℃〜
１４８０℃に昇温させ、（ニ）シリコンを、管状ランプ
の管軸に対して直角方向に、管状ランプに対して相対的
に少なくとも０，１ｃｍ／秒以上の速度で移動させるこ
とによつて、比較的短時間で、しかもウエハ一上のα−
Ｓｉの全域を、成長ムラなく、しかもウエハ一を損傷さ
せることなくエピタキシャル成長させるものであり、反
り、汚染もない成長方法が提供できる。
離、ランプとウエハ一の離間距離等で１１０００Ｃ〜１
４８０℃の範囲で比較的自由に選択でき、上記、１１０
０℃Ｃ−１４０００Ｃに一時的に保持したのは、全域を
同時に、室温から直接成長温度に昇温させるよりも昇温
ムラによる成長ムラ、ウエハ一の変形が少ないものが得
られるからであり、一種の「サーマルアシスト法」であ
る。前記の一時的保持時間は、少なくとも４秒以上あれ
ば良い。そして、ウエハ一の移動速度は、成長温度とし
て、融点近傍の１４１００Ｃ〜１４８０℃を選ぶ関係で
、０．１ＣＴＬ／秒以上の速度で過入カランプ１００ａ
の直下を通過させるのが良く、それより遅いと過剰加熱
部分が生じたり、ウエハ一を損傷するので好ましくない
。また、熔融表面が表面張力により盛りあがり、それが
そのま＼冷却し、表面に凹凸が生ずる欠点も現われてく
る。たゾし、あまり早いと、成長が不十分な区域が生ず
ることがあり、移動速度の上限は８ＣＴＩＬ／秒にした
方が良い。ところで、本発明の方法においては、加熱源
として、点灯・消灯、定格点灯・過入力点灯いづれの切
り替え作業に応じて殆んど瞬時に全放射光が追随して変
化する管状ランプを利用するものであるから、温度の制
御が容易に実行できること、ランプであるので加熱源が
劣化しても交換や保守も容易、ウエハ一の汚染もなく、
「反り」等の変形防止にも極めて有利である。前記実施
例では、ハロゲン白熱電球を示したが、キセノンロング
アークランプの如き放電灯を利用しても、同じ利点を有
する。本発明は以上の説明からも理解できるように、ウ
エハ一上のアモルフアスシリコンもしくは多結晶シリコ
ンをエピタキシャル成長させる方法において） （イ）複数の管状ランプを管軸を平行もしくはほぼ平行
にして、エピタキシャル成長させるべきシリコンの通路
に対して平行もしくはほぼ平行な平面内に配置し、（ロ
）シリコンの表面が１１０００Ｃ〜１４０００Ｃの温度
に加熱されるように少なくとも４秒間以上管状ランプを
点灯し、（ハ）次に、特定の管状ランプを過入力点灯せ
しめて、シリコンの表面の一部を局部的に１４１０℃〜
１４８０℃に昇温させ、（ニ）シリコンを、管状ランプ
の管軸に対して直角方向に、管状ランプに対して相対的
に少なくとも０，１ｃｍ／秒以上の速度で移動させるこ
とによつて、比較的短時間で、しかもウエハ一上のα−
Ｓｉの全域を、成長ムラなく、しかもウエハ一を損傷さ
せることなくエピタキシャル成長させるものであり、反
り、汚染もない成長方法が提供できる。
第１図は、本発明に使用する管状ランプの一例の説明図
、第２図は、本発明を実行するための加熱炉の一例の要
部の説明図、第３図はウエハ一の説明図、第４図は、ウ
エハ一の拡大説明図である。
、第２図は、本発明を実行するための加熱炉の一例の要
部の説明図、第３図はウエハ一の説明図、第４図は、ウ
エハ一の拡大説明図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ウェハー上のアモルファスシリコンもしくは多結晶
シリコンをエピタキシャル成長させる方法において、（
イ）複数の管状ランプを管軸を平行もしくはほぼ平行に
して、エピタキシャル成長させるべきシリコンの通路に
対して平行もしくはほぼ平行な平面内に配置し、（ロ）
シリコンの表面が１１００℃〜１４００℃の温度に加熱
されるように少なくとも４秒間以上管状ランプを点灯し
、（ハ）次に、特定の管状ランプを過入力点灯せしめて
、シリコンの表面の一部を局部的に１４１０℃〜１４８
０℃に昇温させ、（ニ）シリコンを、管状ランプの管軸
に対して直角方向に、管状ランプに対して相対的に少な
くとも０．１ｃｍ／秒以上の速度で移動させる。 工程を含むことを特徴とする、ウェハー上のアモルファ
スシリコンもしくは多結晶シリコンをエピタキシャル成
長させる方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56144690A JPS5943808B2 (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | ウエハ−上のアモルファスシリコンもしくは多結晶シリコンをエピタキシアル成長させる方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56144690A JPS5943808B2 (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | ウエハ−上のアモルファスシリコンもしくは多結晶シリコンをエピタキシアル成長させる方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5846618A JPS5846618A (ja) | 1983-03-18 |
| JPS5943808B2 true JPS5943808B2 (ja) | 1984-10-24 |
Family
ID=15367991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56144690A Expired JPS5943808B2 (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | ウエハ−上のアモルファスシリコンもしくは多結晶シリコンをエピタキシアル成長させる方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5943808B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6049626U (ja) * | 1983-09-13 | 1985-04-08 | ニチデン機械株式会社 | 赤外線加熱装置 |
| JPH0615787B2 (ja) * | 1986-08-11 | 1994-03-02 | 積水化学工業株式会社 | 外壁パネルのシ−ル構造 |
| JP2009164321A (ja) * | 2008-01-04 | 2009-07-23 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd | 半導体装置の製造方法とその製造装置、結晶化方法、結晶化装置、半導体装置及び表示装置 |
-
1981
- 1981-09-16 JP JP56144690A patent/JPS5943808B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5846618A (ja) | 1983-03-18 |
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