JPS61199624A - 半導体単結晶層の製造方法 - Google Patents

半導体単結晶層の製造方法

Info

Publication number
JPS61199624A
JPS61199624A JP60040322A JP4032285A JPS61199624A JP S61199624 A JPS61199624 A JP S61199624A JP 60040322 A JP60040322 A JP 60040322A JP 4032285 A JP4032285 A JP 4032285A JP S61199624 A JPS61199624 A JP S61199624A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
semiconductor
single crystal
polycrystalline
opening
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP60040322A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshio Yoshii
俊夫 吉井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP60040322A priority Critical patent/JPS61199624A/ja
Publication of JPS61199624A publication Critical patent/JPS61199624A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10P14/38—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
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
    • 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
    • H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
    • H10P14/2901—Materials
    • H10P14/2902—Materials being Group IVA materials
    • H10P14/2905—Silicon, silicon germanium or germanium
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
    • H10P14/2926—Crystal orientations
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10P14/3242—Structure
    • H10P14/3244—Layer structure
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
    • H10P14/3421—Arsenides
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3451—Structure
    • H10P14/3452—Microstructure
    • H10P14/3458—Monocrystalline
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10P14/38—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
    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H10P14/38—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
    • H10P14/382—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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体単結晶層の製造方法に係わり、特に絶
縁膜上にシリコン等の単結晶層を成長形成！る半導体単
結晶層の製造方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
絶縁基板上の単結晶＊ｍはＳＯＳ　＜サファイア上のシ
リコン）の例でも判るように、以下に述べるような利点
を持つ。
■　素子間分離を容易、且つ完全に行うことができる。
■　寄生浮遊容量が小さく、高速動作が可能である。
■　基板バイアス効果がないため、ＭｏＳトランジスタ
ではスイッチング速度が速くなる。
一方、ＳＯ８の問題点として、５ｉｌｌ！に格子欠陥が
多く存在すること、基板となる単結晶サファイアのコス
トが高いことが挙げられる。そのため、３ｉ基板を酸化
して形成した５ｉ０２膜や、Ｓｉ基板に堆積したＳｉＯ
２膜或いはＳ　ｉ　Ｎｉｌ上にＳｉ　ＩＩＩを更に堆積
させたものを用いることが検討されている。さらに近年
、レーザ光或いは電子ビーム等のエネルギービームを細
く絞り、半導体膜に照射するビームアニール法が発達し
ている。
ビームアニール法では、Ｓｉ基板上に被着したＳ　ｉ　
０２膜の一部を除去することにより開孔部を設け、多結
晶５１Ｍ１を全面に被着し、開孔部の３ｉ基板表面から
Ｓ　ｉ　０２膜上まで３ｉ膜を連続して延在せしめる。
次いで、エネルギービームを開孔部上の多結晶５ｉｌｌ
からＳｉＯ２膜上の多結晶Ｓｉへ向かって走査しながら
照射を行い、溶融・再結晶化する。３ｉ基板表面におい
て、溶融した多結晶８１寝は基板から液相エピタキシャ
ル成長により単結晶化し、さらにこれがＳ　ｉ　０２　
ＩＩ上に延在する多結晶Ｓｉ膜にも及び、エネルギービ
ームの走査と共に８１の液相エピタキシャル成長がＳ　
ｉ　０２膜上を横方向に向かって進行すると云うもので
ある。この方法を用いることにより、絶縁膜上のＳｉ膜
を単結晶化し、さらに絶縁層を介してＳｉ膜を積重ねた
多層構造の単結晶薄膜形成が可能になる。
しかしながら、この種の方法にあっては次のような欠点
があった。即ち、３ｉとＳｉＯ２との熱伝導度の違いに
より、エネルギービームを照射しξ際の開孔部上の３ｉ
躾の温度とＳｉＯ２膜上の５ｉｌｌｌの温度が異なり、
後者の方が前者よりも高くなる。従って、Ｓｉ膜が溶融
・再結晶化する際にＳｉＯ２膜上の５ｉ躾が部分的に蒸
発する等の現象が起り、結晶性及び平坦性において均質
な単結晶膜が得られない。一方、これを避けるため、ビ
ームの照射エネルギーを小さくすると開孔部Ｓｉ基板上
の多結晶５１１Ｍが溶融を起こさないため、ＳｉＯ２膜
上の多結晶３ｉ膜が単結晶化しないと云う不都合が生じ
る。
〔発明の目的〕
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、結晶性及び平滑性に優れた半導体単
結晶薄膜を絶縁膜上に形成することができ、３次元ＩＣ
等の製造に好適する半導体単結晶層の製造方法を提供す
ることにある。
〔発明の概要） 本発明の骨子は、エネルギービーム照射による半導体膜
の温度上昇を、絶縁膜上と開孔部とで同一にすることに
あり、このため開孔部の半導体膜の熱伝導度を絶縁膜上
の半導体のそれより小さくすることにある。
即ち本発明は、絶縁膜上に半導体単結晶層を成長形成す
る半導体単結晶層の製造方法において、単結晶半導体基
板上に一部開孔部を有する絶縁膜を形成したのち、この
絶縁膜上に多結晶の半導体膜を形成し、且つ上記開孔部
に非晶質の半導体膜を形成し、次いでエネルギービーム
の照射により上記半導体膜をアニールし該半導体膜を溶
融・再結晶化するようにした方法である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、絶縁膜上の半導体膜を多結晶、開孔部
の半導体膜を非晶質とすることにより、ビームアニール
による半導体膜の温度上昇を絶縁膜上及び開孔部で略等
しくすることができる。このため、絶縁股上に結晶性及
び平坦性の優れた半導体中結晶薄膜を形成することがで
き、この半導体単結晶層に優れた電気的特性を持つトラ
ンジスタ等の素子を形成することが可能となる。従って
、半導体基板上に３次元的に集積回路を製造することが
でき、集積度向上の効果が得られる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図乃至第３図は本発明の一実施例に係わるシリコン
単結晶層製造工程を示す断面図である。
まず、第１図に示す如く、面方位（１００）の単結晶３
ｉ基板１１上に厚さ１　［μｍ］の５１０２ｍ１（絶縁
膜）１２を減圧ＣＶＤ法により堆積した後、通常のりソ
グラフィ法により部分的にこれを除去し、開孔部１３を
形成する。続いて、減圧ＣＶＤ法を用いて全面に厚さ０
．６［μｍ］の多結晶３ｉ膜１４を堆積する。
次に、再度リソグラフィ法により開孔部１３上の多結晶
Ｓｉ膜１４だけを残して他の領域はレジストでマスクす
る。これに３ｉのイオン注入（ド−ズＭ１Ｘ１０１６ｃ
ｍ４−．加速エネルギー１００ＫｅＶ及びドーズ量１×
１０１６ｃｍ４．加速エネルギー３８０ＫｅＶの２種類
）を行い、第２図に示す如く開孔部１３上の多結晶Ｓ１
膜１４を選択的に非晶質化して非晶質Ｓｉ膜１５を形成
する。
ここで、上記イオン注入として２種類の加速電圧を用い
た理由は、多結晶Ｓｉ膜１４の表面領域及び深い領域に
イオンを注入し、該１１１１４の全体を非晶質化するた
めである。
次に、上記マスクに用いたレジストを除去し、必要とあ
ればＳｉ膜１４，１５上にキャップ層としてＳ　ｉ　０
２　Ｉ！或いは５ｉＮｌｌを被着する。次いで、第３図
に示す如く電子ビーム（エネルギービーム）１６を照射
しながら走査する。このときの電子ビームの加速電圧は
１０　［ＫｅＶ］　、ビーム電流は２［ｍＡ］、走査速
度は１０　［ｃ１１／ｓｅａ　］とした。これにより、
開孔部１３の非晶質５ｉ１１５が溶融・再結晶により単
結晶化し、それに続きＳｉＯ２膜１２上の多結晶５ｉｌ
ｌ１４が単結晶化される。即ち、開孔部１３の８１基板
１１から隣接のＳｉＯ２躾１２上に向かってＳ１膿１５
゜１４が単結晶化し、単結晶５ｉｌｌｌ１７が成長形成
された。
この単結晶３ｉ膜１７上にＳｉゲートＭＯＳトランジス
々を試作したところ、ＮチャネルＭＯＳトランジスタで
はキャリア移動度８００［ｃａ＋２／■・Ｓｅｃ　］　
、　ｐチャネルＭＯＳトランジスタでは２３０　［ｃａ
２／ｖ　φｓｅｃ　］　テあり、パル’）８！（０１１
）面の場合と略同等の値であった。
かくして本実施例方法によれば、５ｉ０２膜１２上及び
開孔部１３上に形成した多結晶Ｓ　ｉ　ＩＩＩ！１４を
開孔部１３について非晶質化することにより、ビームア
ニールにおけるＳｉＯ２膜１２上及び開孔部１３上のＳ
ｉ基板１１．１５の温度上昇を略等しくすることができ
る。これは、非晶質の方が多結晶よりも熱伝導度が小さ
いためであり、開孔部１３のＳｉ膜を非晶質とすること
により、開孔部１３におけるＳｉ基板１１への熱拡散を
小さくできるからである。このため、５ｉＯ２１１１１
２上の多結晶Ｓｉ膜１４及び開孔部１３上の非晶質３ｉ
膜１５を略等しい温度（Ｓｉの溶融再結晶化に適した温
度）でビームアニールすることができ、これにより絶縁
Ｊｌ１１２上に形成される単結晶５ｉ膜１７の結晶性及
び平坦性の著しい向上をはかり得る。
なお、本発明は上述した実施例方法に限定されび開孔部
内の非晶質半導体膜の形成方法は、実施例方法に限らず
適宜変更可能である。また、エネルギービームとして電
子ビームの代りにレーザビームを用いることもでき、さ
らにカーボンヒータや赤外線ランプ等によるアニールを
行うようにしても同様の効果を期待することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図乃至第３図は本発明の一実施例方法に係わるシリ
コン単結晶層製造工程を示す断面図である。 １１・・・単結晶Ｓｉ基板、１２・・・５ｉ０２膜（絶
縁ＩＩＩ）、１３・・・開孔部、１４・・・多結晶Ｓｉ
膜、１５・・・非晶質５１１ｇ、１６・・・電子ビーム
（エネルギービーム）、１７・・・単結晶Ｓｉｌ！。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）単結晶半導体基板上に一部開孔部を有する絶縁膜
    を形成する工程と、上記絶縁膜上に多結晶の半導体膜を
    形成し、且つ上記開孔部に非晶質の半導体膜を形成する
    工程と、エネルギービームの照射により上記半導体膜を
    アニールし該半導体膜を溶融・再結晶化する工程とを含
    むことを特徴とする半導体単結晶層の製造方法。
  2. （２）前記多結晶及び非晶質の半導体膜を形成する工程
    として、前記絶縁膜上及び開孔部に多結晶半導体膜を形
    成した後、開孔部の多結晶半導体膜に不純物をイオン注
    入して該半導体膜を非晶質化することを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の半導体単結晶層の製造方法。
  3. （３）前記半導体基板及び半導体として、シリコンを用
    いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
    体単結晶の製造方法。
JP60040322A 1985-03-02 1985-03-02 半導体単結晶層の製造方法 Pending JPS61199624A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60040322A JPS61199624A (ja) 1985-03-02 1985-03-02 半導体単結晶層の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60040322A JPS61199624A (ja) 1985-03-02 1985-03-02 半導体単結晶層の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS61199624A true JPS61199624A (ja) 1986-09-04

Family

ID=12577369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60040322A Pending JPS61199624A (ja) 1985-03-02 1985-03-02 半導体単結晶層の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS61199624A (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5667923A (en) * 1979-11-07 1981-06-08 Toshiba Corp Preparation method of semiconductor system
JPS57159017A (en) * 1981-03-27 1982-10-01 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor single crystal film

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5667923A (en) * 1979-11-07 1981-06-08 Toshiba Corp Preparation method of semiconductor system
JPS57159017A (en) * 1981-03-27 1982-10-01 Toshiba Corp Manufacture of semiconductor single crystal film

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4725561A (en) Process for the production of mutually electrically insulated monocrystalline silicon islands using laser recrystallization
JPH0476503B2 (ja)
JPS59195871A (ja) Ｍｏｓ電界効果トランジスタの製造方法
JPS60245172A (ja) 絶縁ゲイト型半導体装置
JPH0258779B2 (ja)
JPS58176929A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2003086604A (ja) 薄膜半導体装置及びその基板ならびにその製造方法
JPH02275641A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0438141B2 (ja)
JP3287834B2 (ja) 多結晶半導体薄膜の熱処理方法
JPH0580159B2 (ja)
JPS62104021A (ja) シリコン半導体層の形成方法
JPH0438140B2 (ja)
JPS63174308A (ja) 半導体薄膜結晶層の製造方法
JPS5893216A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH0376017B2 (ja)
JPH02194561A (ja) 薄膜半導体装置とその製造方法
JPS5893224A (ja) 半導体単結晶膜の製造方法
JPH03266469A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS61116821A (ja) 単結晶薄膜の形成方法
JP2857480B2 (ja) 半導体膜の製造方法
JPS5893215A (ja) 半導体単結晶薄膜の製造方法
JPH043459A (ja) 積層型半導体装置の製造方法
JPS60152066A (ja) 電界効果型トランジスタ
JPH04243137A (ja) 半導体装置の製造方法