JPS61191013A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS61191013A JPS61191013A JP60031947A JP3194785A JPS61191013A JP S61191013 A JPS61191013 A JP S61191013A JP 60031947 A JP60031947 A JP 60031947A JP 3194785 A JP3194785 A JP 3194785A JP S61191013 A JPS61191013 A JP S61191013A
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- 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
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/32—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by intermediate layers between substrates and deposited layers
- H10P14/3202—Materials thereof
- H10P14/3238—Materials thereof being insulating materials
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- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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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
- H10P14/3802—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
- H10P14/3818—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using particle beams
-
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- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
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- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
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- H10P14/3452—Microstructure
- H10P14/3458—Monocrystalline
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- H10P14/382—Scanning of a beam
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明はＳｏｌ （絶縁基板上の半導体）を製造する新
しい手段に係り、特Ｃ３ｉＯ，又はＳｉ 、Ｎ、上の非
晶質別又は多結晶Ｓｉ ＆局部的Ｉ：加熱して行きなが
ら、５ｉｎｔ又はＳＬ ｓ Ｍ上の非晶質半導体又は多
結晶半導体を再結晶化し、単結晶層を形成する方法に関
するもので、３次元ＩＣに適用される。
しい手段に係り、特Ｃ３ｉＯ，又はＳｉ 、Ｎ、上の非
晶質別又は多結晶Ｓｉ ＆局部的Ｉ：加熱して行きなが
ら、５ｉｎｔ又はＳＬ ｓ Ｍ上の非晶質半導体又は多
結晶半導体を再結晶化し、単結晶層を形成する方法に関
するもので、３次元ＩＣに適用される。
本発明は、基板の５ｉｎｓ層又はＳ ｉ ｇ Ａ’４層
などの絶縁層の上に非晶質又は多結晶の半導体層を堆積
した後、！；ｉ 、Ｇ−或いはＨ，Ａｒ、Ｈａ、Ｘｇ
など、該半導体層の半導体的性質に及ぼす影響が少な
いイオンビームを照射しながら該ストライプを移動させ
、５ｉ０２又は５ ｉ １ Ｎ４などの絶縁層上の非晶
質又は多結晶の半導体層を溶融再結晶化して単結晶を形
成するものである。
などの絶縁層の上に非晶質又は多結晶の半導体層を堆積
した後、！；ｉ 、Ｇ−或いはＨ，Ａｒ、Ｈａ、Ｘｇ
など、該半導体層の半導体的性質に及ぼす影響が少な
いイオンビームを照射しながら該ストライプを移動させ
、５ｉ０２又は５ ｉ １ Ｎ４などの絶縁層上の非晶
質又は多結晶の半導体層を溶融再結晶化して単結晶を形
成するものである。
従来の、５ｉＯｚ上の非晶質又は多結晶層を局所的に加
熱して再結晶化し、単結晶化する手段には次の５つがあ
る。
熱して再結晶化し、単結晶化する手段には次の５つがあ
る。
■レーザを用いる。
■電子ビームを用いる。
■ストライプ・ヒータを用いる。
■ランプ加熱を用いる。
■高周波誘導加熱を用いる。
■、■のレーザや電子ビームはその発生が十分安定でな
いという欠点があし、■のレーザは制御が難しい欠点も
ある。■の電子ビームでは、エネルギ自体が十分とれず
大面積の表面を単結晶化できない。さらに、飛程が大き
いため奥まで侵入してしまい、下方に形成されているデ
バイスに影響を及ぼし、損傷を及ぼすため、特に多層化
したＳＯＩ製造に適尚でない。■のストライプ・ヒータ
は、非晶質又は多結晶層が形成された基板表面に近接し
てカーボン等の棒状ヒータを配し、電流を流して加熱す
ることにより、該棒状ヒータに沿ってストライプ状に非
晶質又は多結晶層を溶かしながら棒状ヒータを移動して
再結晶化して、単結晶層を形成するものである。
いという欠点があし、■のレーザは制御が難しい欠点も
ある。■の電子ビームでは、エネルギ自体が十分とれず
大面積の表面を単結晶化できない。さらに、飛程が大き
いため奥まで侵入してしまい、下方に形成されているデ
バイスに影響を及ぼし、損傷を及ぼすため、特に多層化
したＳＯＩ製造に適尚でない。■のストライプ・ヒータ
は、非晶質又は多結晶層が形成された基板表面に近接し
てカーボン等の棒状ヒータを配し、電流を流して加熱す
ることにより、該棒状ヒータに沿ってストライプ状に非
晶質又は多結晶層を溶かしながら棒状ヒータを移動して
再結晶化して、単結晶層を形成するものである。
ストライプ・ヒータは制御性が良いので実用に近いが、
ヒータ自体から不純物が出ることが避は難り、溶融層に
混入して再結晶化層の結晶性に悪影響を与える問題があ
る。■のランプ加熱は、ハロゲン・ランプ等の光をスト
ライプ状に集光するものであるが、加熱の均一性の制御
がとれない等の問題があシ、■の誘導加熱も実用上の問
題がある。、 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は以上のような従来技術における問題点を解決し
、十分なエネルギが得られ、汚染の恐れがなく、且つ下
方の半導体層に損傷を及ぼさないＳＯｔ形成方法を提供
するものであシ、特に基板上に大面積の再結晶化による
単結晶層を得るための問題点を解決しようとするもので
ある。
ヒータ自体から不純物が出ることが避は難り、溶融層に
混入して再結晶化層の結晶性に悪影響を与える問題があ
る。■のランプ加熱は、ハロゲン・ランプ等の光をスト
ライプ状に集光するものであるが、加熱の均一性の制御
がとれない等の問題があシ、■の誘導加熱も実用上の問
題がある。、 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は以上のような従来技術における問題点を解決し
、十分なエネルギが得られ、汚染の恐れがなく、且つ下
方の半導体層に損傷を及ぼさないＳＯｔ形成方法を提供
するものであシ、特に基板上に大面積の再結晶化による
単結晶層を得るための問題点を解決しようとするもので
ある。
本発明においては、絶縁性基板上に堆積した非晶質或い
は多結晶の半導体薄膜に、該半導体の半導体的性質及び
結晶性に及ぼす影響が少ないイオンをストライプ（線）
状の集束ビーム、或いは点状ビームを実質上ストライプ
を形成するごとくあるいは円弧上あるいはリング状など
に走査して照射し、非晶質或いは多結晶のシリコン薄膜
を該ビーム照射領域に浴って溶融しながらストライプを
平行移動して行き、再結晶化によシ単結晶層を形成する
方法を提供する。
は多結晶の半導体薄膜に、該半導体の半導体的性質及び
結晶性に及ぼす影響が少ないイオンをストライプ（線）
状の集束ビーム、或いは点状ビームを実質上ストライプ
を形成するごとくあるいは円弧上あるいはリング状など
に走査して照射し、非晶質或いは多結晶のシリコン薄膜
を該ビーム照射領域に浴って溶融しながらストライプを
平行移動して行き、再結晶化によシ単結晶層を形成する
方法を提供する。
第１図で本発明の詳細な説明すると、酸化膜（Ｓ ｉＯ
ｖ ）上に非晶質又は多結晶Ｓｉ層を形成した基板１に
イオンビーム（Ｓｉ”） ２を基板１の表面にストライ
プ状に照射せしめ、該照射部３の非晶質又は多結晶５１
層を溶融せしめる。 この状態で基板１を矢印５の方向
に移動せしめて行くと、照射部の移動につれて所要な非
晶質又は多結晶Ｓ！層部分（至）に溶融域が移動してい
き、−男前の溶融域（ハツチング部４）は冷えるにつれ
て再結晶化して単結晶層（Ｅ）に変化する。
ｖ ）上に非晶質又は多結晶Ｓｉ層を形成した基板１に
イオンビーム（Ｓｉ”） ２を基板１の表面にストライ
プ状に照射せしめ、該照射部３の非晶質又は多結晶５１
層を溶融せしめる。 この状態で基板１を矢印５の方向
に移動せしめて行くと、照射部の移動につれて所要な非
晶質又は多結晶Ｓ！層部分（至）に溶融域が移動してい
き、−男前の溶融域（ハツチング部４）は冷えるにつれ
て再結晶化して単結晶層（Ｅ）に変化する。
本発明において使用されるイオンビームのシリコンイオ
ン（Ｓｉ”）は、照射後において、基板上のＳｉ層のＳ
！と区別がないため最も望ましく、その他Ｓｉの半導体
的性質に影響を及ぼすことが少ないＳｔ”ｒ ＩＩ”’
＋ Ａｒ”、 Ｚｒｇ”、 Ｘｔ＋等のイオンが使用
可能テする。打込まれたイオンの運動エネルギは熱エネ
ルギに変換され、非晶質又は多結晶のシリコン層を溶融
する。
ン（Ｓｉ”）は、照射後において、基板上のＳｉ層のＳ
！と区別がないため最も望ましく、その他Ｓｉの半導体
的性質に影響を及ぼすことが少ないＳｔ”ｒ ＩＩ”’
＋ Ａｒ”、 Ｚｒｇ”、 Ｘｔ＋等のイオンが使用
可能テする。打込まれたイオンの運動エネルギは熱エネ
ルギに変換され、非晶質又は多結晶のシリコン層を溶融
する。
本発明において、イオンビームの照射はビーム形状自体
を第１図のごとくストライプにする他に第２図のごとく
スポット２３で照射し、これをスキャンして実質上スト
ライプ状になしても良い。
を第１図のごとくストライプにする他に第２図のごとく
スポット２３で照射し、これをスキャンして実質上スト
ライプ状になしても良い。
この際、スポット２３ が６）から（ｂ）にスキャンさ
れた時に、（ロ））側も溶融状態にあシ、（ｍｌ−（ｂ
）の線分が同じように溶けていることが少なくとも必要
であシ、実際上温度が一様で均一に溶けたストライプが
形成されるようにする。
れた時に、（ロ））側も溶融状態にあシ、（ｍｌ−（ｂ
）の線分が同じように溶けていることが少なくとも必要
であシ、実際上温度が一様で均一に溶けたストライプが
形成されるようにする。
次に、本発明の利点を列挙する。
■ イオンビームは大電流照射装置が使用可能になって
おシ、電子ビームでは５ｍＡ位が最大であるのに対して
、イオンビームでは１００ｍ４も可能であシ、制御性も
良く、また汚染の恐れがない。
おシ、電子ビームでは５ｍＡ位が最大であるのに対して
、イオンビームでは１００ｍ４も可能であシ、制御性も
良く、また汚染の恐れがない。
■ イオンは電子よシ何桁も重いので、はとんど打込み
表面の０．１μｍ位のところで止まってしまう。
表面の０．１μｍ位のところで止まってしまう。
したがって、表面層に有効にエネルギを与え、下地の半
導体あるいは下地に形成されている素子にダメージを与
える必配がない。
導体あるいは下地に形成されている素子にダメージを与
える必配がない。
■ 特にイオンビームを用いる利点として、イオンビー
ムは以上のように亀子ビームに比べて側桁も高いエネル
ギを与えることが出来るので、大面積の単結晶層を形成
するのに有利である。
ムは以上のように亀子ビームに比べて側桁も高いエネル
ギを与えることが出来るので、大面積の単結晶層を形成
するのに有利である。
本発明の実施例を第３図によシ説明すると、基板１は、
すでに半導体素子が形成されている下地の半導体層３１
の上に１〜２μｍの５ｉ０１層３２を堆積せしめ、その
上に非晶質のＳｉ層３３を０．５μ７ｘ〜１μ罵の厚さ
に形成することにより構成している。
すでに半導体素子が形成されている下地の半導体層３１
の上に１〜２μｍの５ｉ０１層３２を堆積せしめ、その
上に非晶質のＳｉ層３３を０．５μ７ｘ〜１μ罵の厚さ
に形成することにより構成している。
この基板１に以下の条件でイオンを照射して、非晶質の
５１層３３（Ａをω）の単結晶層にする。
５１層３３（Ａをω）の単結晶層にする。
イオン種 Ｓｉ”
加速エネルギ １０１００ｆ
エネルギ密度 Ｉ Ｍ Ｗ／ｃｍ”
ウェハ走査速度 １〜へｉｎ
なお、基板１をイオン照射時に５００℃位に加熱してお
くことにより、基板中の熱膨張差を小さくし、歪の導入
を防止すると良い。
くことにより、基板中の熱膨張差を小さくし、歪の導入
を防止すると良い。
本発明によれば、以上のととく非晶質または多結晶のＳ
ｉ薄膜に、イオンを照射してストライプ状の溶融部を形
成し、イオンの照射部を移動せしめていくことによシ、
ストライプ状の溶融部を移動させるとともに、溶融部を
再結晶化せしめるものであシ、以下の効果を有する。
ｉ薄膜に、イオンを照射してストライプ状の溶融部を形
成し、イオンの照射部を移動せしめていくことによシ、
ストライプ状の溶融部を移動させるとともに、溶融部を
再結晶化せしめるものであシ、以下の効果を有する。
■ イオンビームは大電流が得られ、制御性も良く、汚
染の恐れもない。したがって溶融部のシリコンは、均一
に溶は温度が一様にでき、また溶融部に半導体の結晶性
や特性に影響を及ぼす物質の混入がないので、再結晶化
によシ良好な半導体単結晶が得られる。
染の恐れもない。したがって溶融部のシリコンは、均一
に溶は温度が一様にでき、また溶融部に半導体の結晶性
や特性に影響を及ぼす物質の混入がないので、再結晶化
によシ良好な半導体単結晶が得られる。
■ イオンビームは電子ビーム等に比べて側桁も大きな
エネルギを与えることができ、且つその重さが重いため
打込み表面に近い所に止まるので表面層に有効にエネル
ギを与え、下地の半導体或いは下地に形成されている素
子にダメージを与えることがないと共に、大面積の単結
晶層を形成できる。
エネルギを与えることができ、且つその重さが重いため
打込み表面に近い所に止まるので表面層に有効にエネル
ギを与え、下地の半導体或いは下地に形成されている素
子にダメージを与えることがないと共に、大面積の単結
晶層を形成できる。
第１図、第２図は本発明の概念を示す図、第３図は本発
明の実施例を示す断面図。 １・・・基板 ２・・・イオンビーム ３・・・照射部 ４・・・ハツチング部（単結晶層） ５・・・移動方向 ２３・・・スポット（照射部） ３１・・・下地の半導体層 ６２・・・５ｉ０２層 ３３・・・非晶質Ｓｉ層
明の実施例を示す断面図。 １・・・基板 ２・・・イオンビーム ３・・・照射部 ４・・・ハツチング部（単結晶層） ５・・・移動方向 ２３・・・スポット（照射部） ３１・・・下地の半導体層 ６２・・・５ｉ０２層 ３３・・・非晶質Ｓｉ層
Claims (1)
- 絶縁性基板上に、非晶質又は多結晶の半導体薄膜を形
成し、該半導体の半導体的性質に及ぼす影響が少ないイ
オンを加速して照射し、該非晶質又は多結晶の半導体薄
膜に溶融領域を形成し、該イオンの照射部を移動するこ
とにより、該線状の溶融領域を移動させ、移動方向後方
の溶融領域を再結晶化せしめて単結晶層を形成する工程
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60031947A JPS61191013A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60031947A JPS61191013A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61191013A true JPS61191013A (ja) | 1986-08-25 |
Family
ID=12345156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60031947A Pending JPS61191013A (ja) | 1985-02-20 | 1985-02-20 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61191013A (ja) |
-
1985
- 1985-02-20 JP JP60031947A patent/JPS61191013A/ja active Pending
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