JPS6090898A - 単結晶シリコン膜形成法 - Google Patents
単結晶シリコン膜形成法Info
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- JPS6090898A JPS6090898A JP58196064A JP19606483A JPS6090898A JP S6090898 A JPS6090898 A JP S6090898A JP 58196064 A JP58196064 A JP 58196064A JP 19606483 A JP19606483 A JP 19606483A JP S6090898 A JPS6090898 A JP S6090898A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
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- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はビームアニール法を用いて非晶質絶縁体上に単
結晶シリフン膜を形成する方法に関する。
結晶シリフン膜を形成する方法に関する。
非晶質絶縁体上の単結晶シリコン膜は、デバイスの高速
化、高耐圧化あるいは三次元化等が可能であることから
、その利用価値は高い。
化、高耐圧化あるいは三次元化等が可能であることから
、その利用価値は高い。
非晶質絶縁体上に単結晶シリコン膜を形成する方法とし
ては非晶質絶縁体上に非晶質又は多結晶シリコン膜を堆
積し、該非晶質又は多結晶シリフン膜をレーザビーム、
電子ビーム等で７二−ルして単結晶化する方法が有効で
ある。このようなビーム７二−ルによる単結晶シリコン
膜形成に用いられる基板構造の一例を第１図〜第３図に
示す。
ては非晶質絶縁体上に非晶質又は多結晶シリコン膜を堆
積し、該非晶質又は多結晶シリフン膜をレーザビーム、
電子ビーム等で７二−ルして単結晶化する方法が有効で
ある。このようなビーム７二−ルによる単結晶シリコン
膜形成に用いられる基板構造の一例を第１図〜第３図に
示す。
ここに示した例は、基板の一部を種子にして面内方向に
エピタキシャル成長させる方法で、この方法により方位
のそろった単結晶シリコン膜が得られる。
エピタキシャル成長させる方法で、この方法により方位
のそろった単結晶シリコン膜が得られる。
第１図は基板平面図、第２図、第３図はそれぞれ第１図
におゆるＡ−Ａ’断面、 Ｂ−Ｂ’断面での構造を示す
基板断面図である。第３図で単結晶シリコン基板４上に
例えば二酸化シリコン（５１ｏ２）膜３を形成し、その
一部を除去して種子領域１を形成したのち例えば多結晶
シリコン膜２を堆渉する。次にこのような構造を有する
基板に対して第１図のＢ−Ｂ’方向にビームアニールし
て多結晶シリコン膜２を溶融して単結晶イヒする。
におゆるＡ−Ａ’断面、 Ｂ−Ｂ’断面での構造を示す
基板断面図である。第３図で単結晶シリコン基板４上に
例えば二酸化シリコン（５１ｏ２）膜３を形成し、その
一部を除去して種子領域１を形成したのち例えば多結晶
シリコン膜２を堆渉する。次にこのような構造を有する
基板に対して第１図のＢ−Ｂ’方向にビームアニールし
て多結晶シリコン膜２を溶融して単結晶イヒする。
板の径と同程度に大きくすること＆ま餐易でなく、レー
ザビームでは通常数十μｍ〜１００μｍ１ｌａＦｌ、電
子ビームでも数ｎ程度である。このような、基板の径よ
りもずっと小さな−のビームにより広〜・面積を単結晶
化するＫはビームの走置方向に対して垂直方向にビーム
を一定距離ずらしな力くら往復走査する方法がと′られ
る。この方法で番ま、ビームの周辺部では結晶粒界が発
生しやすく、ここで発生した結晶粒界が単結晶にした〜
島領域までイ申び、な従来の方法ではこれを実現するこ
とを１困難でありだ。
ザビームでは通常数十μｍ〜１００μｍ１ｌａＦｌ、電
子ビームでも数ｎ程度である。このような、基板の径よ
りもずっと小さな−のビームにより広〜・面積を単結晶
化するＫはビームの走置方向に対して垂直方向にビーム
を一定距離ずらしな力くら往復走査する方法がと′られ
る。この方法で番ま、ビームの周辺部では結晶粒界が発
生しやすく、ここで発生した結晶粒界が単結晶にした〜
島領域までイ申び、な従来の方法ではこれを実現するこ
とを１困難でありだ。
本発明の目的は、このような従来の欠点を改善するため
の新しい単結晶シリコン膜の形成法を提供するものであ
る。本発明はビーム７二−ルされるシリコン膜を非晶質
絶縁体であらかじめ帯状に絶縁分離しておき、該帯の幅
方向に対して、非晶質又は多結晶シリコン膜の帯が常に
ビーム径内に完全に含まれるような状態で、帯の長さ方
向に平行にビーム７二−ルすることを特徴とするもので
ある。
の新しい単結晶シリコン膜の形成法を提供するものであ
る。本発明はビーム７二−ルされるシリコン膜を非晶質
絶縁体であらかじめ帯状に絶縁分離しておき、該帯の幅
方向に対して、非晶質又は多結晶シリコン膜の帯が常に
ビーム径内に完全に含まれるような状態で、帯の長さ方
向に平行にビーム７二−ルすることを特徴とするもので
ある。
本発明の方法ではアニールされるシリコン膜があらかじ
め帯状に分割されており、かつ帯が常にビーム径内に含
まれるようになっているため合否の周辺部を十分に加熱
溶融することができるため、従来の方法で欠点とされた
結晶粒界の影響を抑制することができ、帯全体を容品に
単結晶化することができる。たとえ、ある帝で結晶粒界
が発止しても、その影響は粒界が発生した帯内のみＫと
どまり、他の帯への影響を遮断できる。
め帯状に分割されており、かつ帯が常にビーム径内に含
まれるようになっているため合否の周辺部を十分に加熱
溶融することができるため、従来の方法で欠点とされた
結晶粒界の影響を抑制することができ、帯全体を容品に
単結晶化することができる。たとえ、ある帝で結晶粒界
が発止しても、その影響は粒界が発生した帯内のみＫと
どまり、他の帯への影響を遮断できる。
以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。
本発明の実施例で用いた基板構造を第４図〜第６図に示
す。第４図は基板平面図の一部を示すもによる絶縁分離
幅は例えば１〜１０μｍとしたＯ第４図で、破線で示し
た領域１は種子結晶領域である。第５図、第６図は、そ
れぞれ第４図のＣ−Ｃ′断面およびＤ−Ｄ−断面を示す
基板断面図である。このような基板は例えば次のような
方法で形成することができる。熱酸化又はスノ（ツク−
等による堆積法により単結晶シリコン基板４上に二酸化
シリコン膜３を形成した彼通常の微細加工手段により該
二酸化シリコン膜３を）くターニングして種子結晶領域
１を形成する。しかるのち例えに！化学気相堆積（Ｃｖ
ｐ）法により、減圧下、６００〜７００℃で多結晶シリ
コン膜２を堆積する（第７＠）。次に該多結晶シリコン
膜２を帯状にノ夷ターニングしたのちスパッター法ある
ＬｌＧｉ ＣＶＤ法により該多結晶シリコン膜２と同程
度の厚さの二酸化シリコン膜５を堆積する（第８図）。
す。第４図は基板平面図の一部を示すもによる絶縁分離
幅は例えば１〜１０μｍとしたＯ第４図で、破線で示し
た領域１は種子結晶領域である。第５図、第６図は、そ
れぞれ第４図のＣ−Ｃ′断面およびＤ−Ｄ−断面を示す
基板断面図である。このような基板は例えば次のような
方法で形成することができる。熱酸化又はスノ（ツク−
等による堆積法により単結晶シリコン基板４上に二酸化
シリコン膜３を形成した彼通常の微細加工手段により該
二酸化シリコン膜３を）くターニングして種子結晶領域
１を形成する。しかるのち例えに！化学気相堆積（Ｃｖ
ｐ）法により、減圧下、６００〜７００℃で多結晶シリ
コン膜２を堆積する（第７＠）。次に該多結晶シリコン
膜２を帯状にノ夷ターニングしたのちスパッター法ある
ＬｌＧｉ ＣＶＤ法により該多結晶シリコン膜２と同程
度の厚さの二酸化シリコン膜５を堆積する（第８図）。
次ｋ、例えばメカニカル・ケミカルボリジングにより多
結晶シリコン膜２上の二壊化シリコンｙ５を除去するこ
とにより、第５図に示したような、二酸化シリコン膜５
で絶縁分離され、かつ表面の平担な結晶化する。ここで
はレーザビームを用いた場合を例にとり、７二−ル法に
ついて説明する。
結晶シリコン膜２上の二壊化シリコンｙ５を除去するこ
とにより、第５図に示したような、二酸化シリコン膜５
で絶縁分離され、かつ表面の平担な結晶化する。ここで
はレーザビームを用いた場合を例にとり、７二−ル法に
ついて説明する。
レーザビームとして例えばＣＷＡｒレーザな用い、帯の
幅方向（第４図でｃ−ｃ’方向）に対して帯が完全にビ
ーム径内に入り、かつビームの端部カー隣りのＷＩＣは
入らぬようにビームの秒を１１１１整する。このような
ビーム径のＡｒレーザを、帯状の多結晶シリコン膜２に
照射して該シリコン膜を溶融し、帝の長さ方向（第４図
でＤ−Ｄ’力方向Ｋ平行に走査する。一本の脩を７二−
ルしたのち、レーザビームを隣の帯に移動し、帯がビー
ム内に完全に含まれるような状態で帯の長さ方向に再び
走査する。このような走査をくりかえすととＫより基板
全体が７−−ルさＫる。走査速度としては例えば１３／
ｔｒｅｅ 〜１０ ａｍ／ ｓｅａを用いる。この方
法で多結晶シリコンｗＡ２を７ニールすると多結晶シリ
コン膜２の帯がビーム径内に常に完全に含まれているた
め、６帯は十分に加熱され、再結晶化過程において結晶
粒界が発生しにくく、帯全体を容易に単結晶化すること
ができる。又、多結晶５００μｍの帯状の単結晶シリコ
ン膜を多数形成することができた。又、電子チャネリン
グ７（ターンから６帯の方位は、単結晶シリコン基板と
同一であることが確認された。
幅方向（第４図でｃ−ｃ’方向）に対して帯が完全にビ
ーム径内に入り、かつビームの端部カー隣りのＷＩＣは
入らぬようにビームの秒を１１１１整する。このような
ビーム径のＡｒレーザを、帯状の多結晶シリコン膜２に
照射して該シリコン膜を溶融し、帝の長さ方向（第４図
でＤ−Ｄ’力方向Ｋ平行に走査する。一本の脩を７二−
ルしたのち、レーザビームを隣の帯に移動し、帯がビー
ム内に完全に含まれるような状態で帯の長さ方向に再び
走査する。このような走査をくりかえすととＫより基板
全体が７−−ルさＫる。走査速度としては例えば１３／
ｔｒｅｅ 〜１０ ａｍ／ ｓｅａを用いる。この方
法で多結晶シリコンｗＡ２を７ニールすると多結晶シリ
コン膜２の帯がビーム径内に常に完全に含まれているた
め、６帯は十分に加熱され、再結晶化過程において結晶
粒界が発生しにくく、帯全体を容易に単結晶化すること
ができる。又、多結晶５００μｍの帯状の単結晶シリコ
ン膜を多数形成することができた。又、電子チャネリン
グ７（ターンから６帯の方位は、単結晶シリコン基板と
同一であることが確認された。
本実施例ではレーザビーム径内に一部の帯が含まれるよ
うな例を用いて説明したが、ビーム径を拡げて、例えば
３本の帯がビーム径内に完全に含まれるようにしてアニ
ールしても同様な結果が得られた。なお、レーザビーム
に限らず、電子ビーム、イオンビームを用いても本発明
の方法は有効である。また本実施例ではビームアニール
の対象として多結晶シリコンを用いたが、非晶質シリコ
ンを用いてもよい。
うな例を用いて説明したが、ビーム径を拡げて、例えば
３本の帯がビーム径内に完全に含まれるようにしてアニ
ールしても同様な結果が得られた。なお、レーザビーム
に限らず、電子ビーム、イオンビームを用いても本発明
の方法は有効である。また本実施例ではビームアニール
の対象として多結晶シリコンを用いたが、非晶質シリコ
ンを用いてもよい。
以上述べたよう忙、本発明は単結晶シリコン基板の一部
を種子ＫＬ？、非晶質絶縁体上の非晶質又は多結晶シリ
コン膜をビーム７二−ルにより単結晶化する場合、ビー
ムを重ねながら基板全面を７二−ルする従来の方法とは
異なり、７二−ルされるシリコン膜をあらかじめ非晶質
絶縁体で帯状なっていた結晶粒界の発生を抑制でき、所
望の位置に形成した帯状のシリコン膜を確実に単結晶膜
にできるという利点を有する。
を種子ＫＬ？、非晶質絶縁体上の非晶質又は多結晶シリ
コン膜をビーム７二−ルにより単結晶化する場合、ビー
ムを重ねながら基板全面を７二−ルする従来の方法とは
異なり、７二−ルされるシリコン膜をあらかじめ非晶質
絶縁体で帯状なっていた結晶粒界の発生を抑制でき、所
望の位置に形成した帯状のシリコン膜を確実に単結晶膜
にできるという利点を有する。
このように本発明の方法により方位のそろりた単結晶シ
リコン膜を所定の位置に確実にしかも再現性良く形成で
きることから、本発明は、ＬＳＩの高速化、三次元化に
多大の効果を発揮するものである。
リコン膜を所定の位置に確実にしかも再現性良く形成で
きることから、本発明は、ＬＳＩの高速化、三次元化に
多大の効果を発揮するものである。
第１図〜第３図は、基板の一部を種子結晶として利用し
、非晶質絶縁体上に単結晶シリコン膜を形成するときの
従来の基板例を示す図で、第１図は平面図であり、第２
図、第３図はそれぞれ第１図のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ ’断
面に相当する部分の基板断面図である。 第４図〜第６図は本発明の一実施例を示す図で、第４図
は基板平面図であり、第５図、第６図はそれぞれ第４図
のｃ−ｃ ’、Ｄ−Ｄ’断面に相当する部分の基板断面
図である。 第７図〜第８図は、第５図で示した基板構造を形成する
プロセスを説明するための基板断面図である。図中の番
号は以下のものを示す。 １・・・・・・種子結晶領域、 ２・・・・・・多結晶シリコン膜、 ３．５・・・・・・二酸化シリフン膜、４・・・・・・
単結晶シリコン基板、 ６・・・・・・レーザビームスポット。 ７１−１ 図 Ａ゛ ７１′２ 図 オ ３ 図 ７１−４ 図 ７Ｉ−５図 ７１−６ 図 オ ア 図 ７ｉ−８図
、非晶質絶縁体上に単結晶シリコン膜を形成するときの
従来の基板例を示す図で、第１図は平面図であり、第２
図、第３図はそれぞれ第１図のＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ ’断
面に相当する部分の基板断面図である。 第４図〜第６図は本発明の一実施例を示す図で、第４図
は基板平面図であり、第５図、第６図はそれぞれ第４図
のｃ−ｃ ’、Ｄ−Ｄ’断面に相当する部分の基板断面
図である。 第７図〜第８図は、第５図で示した基板構造を形成する
プロセスを説明するための基板断面図である。図中の番
号は以下のものを示す。 １・・・・・・種子結晶領域、 ２・・・・・・多結晶シリコン膜、 ３．５・・・・・・二酸化シリフン膜、４・・・・・・
単結晶シリコン基板、 ６・・・・・・レーザビームスポット。 ７１−１ 図 Ａ゛ ７１′２ 図 オ ３ 図 ７１−４ 図 ７Ｉ−５図 ７１−６ 図 オ ア 図 ７ｉ−８図
Claims (1)
- 単結晶シリフン基板上に非晶質絶縁膜が形成され、該非
晶質絶縁体膜の一部が除去されて前記シリコン基板の単
結晶表面が露出している構造を有する基板上に堆積され
た非晶質又は多結晶シリコン膜をビーム７二−ルにより
単結晶化する方法において、該非晶質又は多結晶シリコ
ン膜をあらかじめ非晶質絶縁体により帯状に分離してお
き、かつ該帯の幅方向に対して非晶質又は多結晶シリコ
ン膜の帯が常にビーム径内に完全に含まれるような状態
で帯の長さ方向に平行にビーム７二−ルすることを特徴
とする単結晶シリコン膜形成法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196064A JPS6090898A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 単結晶シリコン膜形成法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58196064A JPS6090898A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 単結晶シリコン膜形成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6090898A true JPS6090898A (ja) | 1985-05-22 |
Family
ID=16351594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58196064A Pending JPS6090898A (ja) | 1983-10-21 | 1983-10-21 | 単結晶シリコン膜形成法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6090898A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57166397A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-13 | Fujitsu Ltd | Converting method of silicon wafer into single crystal |
| JPS58151390A (ja) * | 1982-02-16 | 1983-09-08 | ザ・ベンデイツクス・コ−ポレ−シヨン | 非結晶質基板上に単結晶膜を形成する方法 |
-
1983
- 1983-10-21 JP JP58196064A patent/JPS6090898A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57166397A (en) * | 1981-03-31 | 1982-10-13 | Fujitsu Ltd | Converting method of silicon wafer into single crystal |
| JPS58151390A (ja) * | 1982-02-16 | 1983-09-08 | ザ・ベンデイツクス・コ−ポレ−シヨン | 非結晶質基板上に単結晶膜を形成する方法 |
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