JPS61289616A - 薄膜単結晶の製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜単結晶の製造方法に関する０本発明は、
半導体に係る産業分野において薄膜単結晶を製造する場
合に利用され、例えば　５ｏｌ（Ｓｉｌｉｃｏｎ　　ｏ
ｎ　　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）の製造に用いることができ
る。

〔発明の概要〕

本発明は、絶縁物上の半導体層を薄膜単結晶とする方法
において、絶縁物として溝が形成されたものを用い、こ
の上に形成された半導体層を溶融させた後冷却して再結
晶化させることにより、溝部分からの再結晶化や、溝で
半導体領域を区切ることによるクランク発生防止などを
可能ならしめたものである。

〔従来の技術〕

従来より、半導体層にエネルギービームを照射するなど
の手段で該半導体層を溶融した後再結晶化させることに
よって、薄膜単結晶を得ることが行われている０例えば
、絶縁体上の多結晶シリコンを再結晶化させることによ
って、単結晶シリコンが製造されている。これはＳ　Ｏ
Ｉ　　（Ｓ１１ｉｃｏｎ　ｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）技
術と称される。

このようなＳｏｌ技術にあっては、例えば石英上に単結
晶を形成しようとする場合、単純には第５図に示すよう
に石英基板ａ上に多結晶シリコンをＣＶＤ法などで成長
させ、該多結晶シリコン膜すをレザー光線、赤外線、電
子ビーム等の加熱手段ｄで溶かして、その後再結晶成長
させ、単結晶膜ｅとする。しかしこれだけでは、膜のス
トレスのため、膜にクランクが入り、正常な単結晶シリ
コンは得られない、（なお第５図中Ｃは加熱手段ｄの走
査方向である。） このため、ｌ５ｌａｎｄ法と称される、溶融前に多結晶
シリコンを分離しておいて、ストレスを緩和して再結晶
させる方法がとられているが、一層簡単に良好な単結晶
を得る方法が望まれている。

また一方、絶縁物上に単結晶を形成するには、溶融後あ
る一点から再結晶を開始させることにより、種（種晶）
なしでも単結晶が得られるようになっている。このよう
な再結晶を開始させる平面上の一点を設定するためには
、多結晶シリコンの形状を工夫する必要があり、このよ
うな工夫は様々になされている。しかしかかる形状につ
いての工夫は、次のプロセスでデバイスを作るうえでの
制限となる。つまり、再結晶開始のための形状設定が、
デバイス作製の時の制限を与えることになり、好ましく
ない。

〔発明が解決すべき問題点〕 上記のように、従来技術にあっては、ストレスを緩和し
て正常な単結晶を得るのが必ずしも簡便な技術によって
は行えず、かつ再結晶の開始点を設定するために形状の
工夫をすることがデバイス製作上の制限となってしまう
という問題がある。

本発明は、上記問題点を解決せんとするもので、本発明
の目的は、絶縁物上に全面に半導体を載せて溶融しても
ストレスが大きくならず、従って所望の正常な単結晶を
簡便な手法で得ることができ、しかも、再結晶の開始点
が爾後の加工の制限等をもたらさず、従って後工程での
デバイスの作製の点でパターンに余裕をもたせることが
可能な、単結晶の製造方法を提供することにある。

〔問題を解決する技術的手段〕

本発明に係る薄膜単結晶の製造方法は、第１図に示すよ
うに、工程Ｉで、溝が形成された絶縁物上に半導体層を
形成し、工程■で、この半導体層を溶融させた後冷却し
て再結晶化させる。

工程Ｉにおいては、もともと溝の付いた絶縁物を用いて
もよいし、まず絶縁物に溝を形成しく工程１ａ）、次い
でこの絶縁物上に半導体を形成する（工程１ｂ）ように
してもよい。

本発明の構成について、後記詳述する実施例を示す第２
図乃至第４図の例示を用いて説明すると、次の遺りであ
る。

まず溝２付きの絶縁物１を得る０図示例では第２図のよ
うに絶縁物１上にレジスト６をパターニングし、ＲＩＥ
によりエツチングして第３図のような溝２が形成された
絶縁物１とする０次にこの上に半導体層３を形成する６
以上が工程！である。

次に、第４図に略示するように半導体Ｎ３を適宜の加熱
手段で、例えばＡｒレザー装置などのエネルギー源４１
からのレザー光４などで加熱溶融させ、その後冷却して
再結晶化させ、薄膜単結晶５を得る。矢印４２は加熱手
段の走査方向である。

〔発明の作用〕

本発明によれば、溝２の部分から再結晶化がなされる。

開始点を作るために特に形状を工夫する必要はない、溝
２の底部から冷却が開始するので、ここが開始点となる
からである。従って平面上の形状の加工ということは必
要ない、このため後の工程、例えばデバイスの製作など
に対する阻害は生じず、自由度のある、余裕をもった製
作が可能々ならしめられる。

本発明によれば、再結晶化の過程で膜にクラックが入る
ことが防止される。即ち、絶縁物１と半導体層２とでは
熱膨張係数が異なり、一般に再結晶化の過程で半導体層
２が絶縁物１に対して縮もうとして半導体層２にクラン
クが入り、結局良好な薄膜単結晶５が得られないことに
なるわけであるが、本発明では溝２が形成されているた
め、この縮む力が緩和されて、クランク発生が防がれる
。

縮む力が溝２の所で分断乃至は方向が変わり、大きなス
トレスとならないためと考えられ、またストレスが生じ
ても溝２で区分されるので集中せず、クラックが入りに
くくなるからと考えられ−る。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例について、第２図乃至第４図を参
照して説明する。この実施例は、本発明を、多結晶シリ
コンより成る半導体層を薄膜単結晶シリコンとするＳｏ
ｌ技術に適用した例である。

本実施例において、絶縁物１は石英である。これに前述
の如く溝２を形成して第３図の構造として、多結晶シリ
コンを低圧ＣＶＤなどでこの上に成長させ、その後レザ
ー光４などで溶融・再結晶させて、薄膜単結晶５を得る
。

本実施例においては、溶融・再結晶に際して、次のよう
な作用が呈される。

半導体層３の材料である多結晶シリコンは、絶縁物ｌた
る石英と熱膨張係数に差があり、多結晶シリコンの方が
熱膨張係数が大のため、この多結晶シリコンは溶融径再
結晶化の過程で石英に対し縮もうとする。連続な膜であ
ると、その力が大となって、シリコンの結合が切れて、
クランクとなる。この結果正常な単結晶シリコン５も得
られないことになる。ところが、溝２が形成されている
と、このようなりラックは生じにくくなる６石英に対し
ての縮む力は、その溝の所で方向が違ってくるために、
連続した力とはならずに、クランクは入らないためと考
えられる。また溝で区切られるので、ストレスが生じた
としてもこれは溝２により区分される。その結果ストレ
スが集中せずむしろ溝２にクランクが生じようとする力
が加わるが、溝２の部分は損傷しにくく、クランクが入
るのが防がれるためと考えられる。ただし、クラックと
、溝２０間隔とには関係があり、あまり広すぎるとクラ
ンクが入り易い傾向となる。

またこのように溝２を作り、溶融再結晶させると、一番
先に冷えてくるのは、溝２の底部である。

従って、再結晶化は、溝２の底からのみ起こり、ここが
開始点となって単結晶ができる。即ち溝２底部が種とな
って、３次元的パターンで再結晶化が起こる。溝２が細
かい程この作用は大きく、■溝の方がより効果は大であ
る。■溝にした場合、その角度は、結晶成長上重要なフ
ァクターになる。

なお実施に際しては、石英から成る絶縁物１と多結晶シ
リコンから成る半導体層３との間に５ｉｆｔ層を形成し
た構造を用いることができる。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明に係る薄膜単結晶の製造方法によれ
ば、絶縁物上の半導体を溶融して再結晶化させた場合で
も膜にストレスが入らず、この場合絶縁物上全面に半導
体を載せた場合でもかかるストレスによるクランクは防
止できる。しかも本発明においては、この効果を溝の形
成という簡便な手段によって達成できる。かつ本発明に
よれば、溝を再結晶の開始点とすることができるので、
かかる再結晶の開始点は爾後の加工の制限等をもたらさ
ず、従って後工程でのパターンの余裕・自由度をもたせ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を示す工程図である。第２図乃至第４図
は本発明の一実施例を、工程順に断面図で示すものであ
る。第５図は従来例を示す。 ｌ・・・絶縁物、２・・・溝、３・・・半導体層、４・
・・加熱手段（レザー光）、５・・・薄膜単結晶。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、溝が形成された絶縁物上に半導体層を形成し、 該半導体層を溶融させた後冷却して再結晶化させる薄膜
   単結晶の製造方法。