JPS6149411A - シリコン膜の単結晶化方法 - Google Patents
シリコン膜の単結晶化方法Info
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- JPS6149411A JPS6149411A JP59171143A JP17114384A JPS6149411A JP S6149411 A JPS6149411 A JP S6149411A JP 59171143 A JP59171143 A JP 59171143A JP 17114384 A JP17114384 A JP 17114384A JP S6149411 A JPS6149411 A JP S6149411A
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- JP
- Japan
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- film
- silicon
- insulating substrate
- silicon film
- center
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
- H10P34/00—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices
- H10P34/40—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation
- H10P34/42—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation with electromagnetic radiation, e.g. laser annealing
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〕
本発明は大きな島状領域を安定して単結晶化し得るシリ
コン膜の単結晶化方法に関する。
コン膜の単結晶化方法に関する。
現在、半導体ＩＣの製造方法として絶縁基板上に多結晶
シリコン（以下略してポリ・シリコン）或いは無定形シ
リコン（以下略してアモルファス・シリコン）を形成し
、これにレーザビームの照射を施し、加熱して単結晶化
させ、か＼る基板を用いて半導体デバイスを形成するこ
とが行われており、この技術はＳ ＯＩ （Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ＞技術
と言われている。
シリコン（以下略してポリ・シリコン）或いは無定形シ
リコン（以下略してアモルファス・シリコン）を形成し
、これにレーザビームの照射を施し、加熱して単結晶化
させ、か＼る基板を用いて半導体デバイスを形成するこ
とが行われており、この技術はＳ ＯＩ （Ｓｅｍｉ
ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ＞技術
と言われている。
すなわぢ絶縁基板として石英基板或いはシリコン基板を
熱酸化して表面を二酸化シリコン（Ｓｉ０２）で被覆絶
縁した基板を使用し、この上に化学気相成長法（略して
ＣＶＤ法）でポリ・シリコンを成長させるか、或いはス
パッタ法、グロー放電法、プラスマＣＶＤ法などでアモ
ルファス・シリコンからなる薄膜を形成し、これにアル
ゴン（Ａｒ）レーザなどの高出力レーザビームを照射し
、加熱して単結晶化せしめている。
熱酸化して表面を二酸化シリコン（Ｓｉ０２）で被覆絶
縁した基板を使用し、この上に化学気相成長法（略して
ＣＶＤ法）でポリ・シリコンを成長させるか、或いはス
パッタ法、グロー放電法、プラスマＣＶＤ法などでアモ
ルファス・シリコンからなる薄膜を形成し、これにアル
ゴン（Ａｒ）レーザなどの高出力レーザビームを照射し
、加熱して単結晶化せしめている。
ここで半導体デバイスはこのようにして形成された多数
の単結晶領域上にパターン形成されるが、この場合テハ
イス形成予定領域は完全に単結晶化していることが必要
である。
の単結晶領域上にパターン形成されるが、この場合テハ
イス形成予定領域は完全に単結晶化していることが必要
である。
然し、絶縁基板の表面状態が影響したり、単結晶成長に
必要な温度プロフィルの形成が不充分であったりして単
結晶化の収率は充分でなく、この対策が要望されている
。
必要な温度プロフィルの形成が不充分であったりして単
結晶化の収率は充分でなく、この対策が要望されている
。
（従来の技術〕
絶縁基板上に形成したポリ・シリコン或いはアモルファ
ス・シリコンを局部的に単結晶化する方法として反射防
止膜を使用する方法が行われている。
ス・シリコンを局部的に単結晶化する方法として反射防
止膜を使用する方法が行われている。
第２図はこの状態を示す平面図で単結晶化領域１となる
部分を除いて斜線で示すような反射防止膜２をパターン
形成し、この後にレーザ光の照射を行って単結晶化領域
１となる部分を単結晶化せしめる。
部分を除いて斜線で示すような反射防止膜２をパターン
形成し、この後にレーザ光の照射を行って単結晶化領域
１となる部分を単結晶化せしめる。
第５図はこの部分的な拡大断面図で、絶縁基板３の上に
ポリ或いはアモルファスからなるシリコン膜４を形成し
た後、この上に反射防止膜２をパターン形成した状態を
示している。
ポリ或いはアモルファスからなるシリコン膜４を形成し
た後、この上に反射防止膜２をパターン形成した状態を
示している。
すなわち反射防止膜２はそれぞれ厚さが数百人の窒化シ
リコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜５と酸化シリコン（ＳｉＯｚ）
膜６の二層膜から構成されており、これが存在しない単
結晶化領域１に較べてアルゴン（Ａｒ ）レーザ光に対
する透過率が大きい。
リコン（Ｓｉ３Ｎ４）膜５と酸化シリコン（ＳｉＯｚ）
膜６の二層膜から構成されており、これが存在しない単
結晶化領域１に較べてアルゴン（Ａｒ ）レーザ光に対
する透過率が大きい。
例えば、反射防止膜２が設けられている部分では波長が
４８８０人のＡｒ レーザ光は約２％が反射されにのに
対し、反射防止膜のないポリ・シリコン或いはアモルフ
ァス・シリコン領域ではレーザ光の約３０％が反射され
る。
４８８０人のＡｒ レーザ光は約２％が反射されにのに
対し、反射防止膜のないポリ・シリコン或いはアモルフ
ァス・シリコン領域ではレーザ光の約３０％が反射され
る。
このことは反射防止膜２の形成領域ではＡｒレーザ光の
大部分が透過してこの下のシリコン膜４に達して吸収さ
れるのに対し、反射防止膜のない単結晶化領域１では投
射光の約７０％しか吸収されず、従って温度が反射防止
膜２が設けられているシリコン膜よりも温度上昇が少な
い。
大部分が透過してこの下のシリコン膜４に達して吸収さ
れるのに対し、反射防止膜のない単結晶化領域１では投
射光の約７０％しか吸収されず、従って温度が反射防止
膜２が設けられているシリコン膜よりも温度上昇が少な
い。
ここでポリ或いはアモルファス・シリコンを加熱溶融し
て単結晶化するためには第３図に示すように中心部の温
度°が周辺部よりも低い温度プロフィル７を持ち、中心
部から核発生が起こることが必要であり、単結晶領域１
を中心とし、これと較べて遥かに大きなレーザスポット
を照′射することによりこのような温度プロフィルを実
現し、単結晶化が行われていた。
て単結晶化するためには第３図に示すように中心部の温
度°が周辺部よりも低い温度プロフィル７を持ち、中心
部から核発生が起こることが必要であり、単結晶領域１
を中心とし、これと較べて遥かに大きなレーザスポット
を照′射することによりこのような温度プロフィルを実
現し、単結晶化が行われていた。
然し、実際に行ってみるとこのような反射防止膜だけで
は単結晶化の収率が良くないことが判った。
は単結晶化の収率が良くないことが判った。
この理由は核発生位置が単結晶化領域１の中心部に必ず
しも来ないことによる。
しも来ないことによる。
第４図は第５図を更に拡大して示すもので、単結晶化領
域１が確実に単結晶化するためには中心部８に結晶核が
発生することが必要である。
域１が確実に単結晶化するためには中心部８に結晶核が
発生することが必要である。
然し、レーザ光照射面に較べて絶縁基板３に近い程温度
上昇が少ないこと及び絶縁基板上の凹凸や不純物などが
影響して絶縁基板３との界面に一個或いは複数個の核が
発生し、これか原因して単結晶化が充分に行われないか
或いは多結晶化して収率を低下していると思われる。
上昇が少ないこと及び絶縁基板上の凹凸や不純物などが
影響して絶縁基板３との界面に一個或いは複数個の核が
発生し、これか原因して単結晶化が充分に行われないか
或いは多結晶化して収率を低下していると思われる。
以上説明したように絶縁基板上にポリ或いはアモルファ
ス・シリコン薄膜を形成し、これに反射防止膜をパター
ン形成した後、レーザ光を照射し加熱する方法で絶縁基
板上に複数個の単結晶領域を形成する場合に単結晶化が
充分に行われず、収率が低い点が問題である。
ス・シリコン薄膜を形成し、これに反射防止膜をパター
ン形成した後、レーザ光を照射し加熱する方法で絶縁基
板上に複数個の単結晶領域を形成する場合に単結晶化が
充分に行われず、収率が低い点が問題である。
上記の問題点は絶縁基板上に多結晶或いは無定形のシリ
コン薄膜を形成し、該シリコン膜上に反射防止膜パター
ンを形成した後、上方よりレーザ光の照射を行い、該シ
リコン膜を単結晶化せしめる方法において、該シリコン
膜の下に更に分離層で絶縁した加熱用膜を設けたシリコ
ン膜の単結晶化方法をとることにより解決される。
コン薄膜を形成し、該シリコン膜上に反射防止膜パター
ンを形成した後、上方よりレーザ光の照射を行い、該シ
リコン膜を単結晶化せしめる方法において、該シリコン
膜の下に更に分離層で絶縁した加熱用膜を設けたシリコ
ン膜の単結晶化方法をとることにより解決される。
本発明は反射防止膜を用いて単結晶化を行う場合に収率
が低い理由は結晶核の発生点がシリコン膜の中心部でな
く、絶縁基板との界面或いはこの近傍で起こる点に着目
し、核の発生が中心部で起こるように箱縁基板界面部の
熱伝導を改良するものである。
が低い理由は結晶核の発生点がシリコン膜の中心部でな
く、絶縁基板との界面或いはこの近傍で起こる点に着目
し、核の発生が中心部で起こるように箱縁基板界面部の
熱伝導を改良するものである。
すなわち絶縁基板の上に熱伝導率の良い層を設け、レー
ザ照射の際に反射防止膜を透過したレーザ光を吸収して
溶融したシリコン膜４の熱を横方向に伝導させることに
より界面部の温度を高め、これにより核発生点がシリコ
ン膜゛の中心部にくるようにしたものである。
ザ照射の際に反射防止膜を透過したレーザ光を吸収して
溶融したシリコン膜４の熱を横方向に伝導させることに
より界面部の温度を高め、これにより核発生点がシリコ
ン膜゛の中心部にくるようにしたものである。
第１図は本発明を実施した基板の断面図で絶縁基板３の
上に熱伝導層としてポリ・シリコン膜９を約１０００人
の厚さに形成した。
上に熱伝導層としてポリ・シリコン膜９を約１０００人
の厚さに形成した。
ここで熱伝導層の構成材料はアモルファス・シリコンで
あっても差支えない。
あっても差支えない。
次に熱伝導層を結晶化を行うシリコン膜から絶縁するた
めに酸化シリコン（ＳｉＯｚ）膜１０と窒化シリコン（
Ｓｉ ３Ｎｇ ）膜１】からなる分離層１２を形成する
。
めに酸化シリコン（ＳｉＯｚ）膜１０と窒化シリコン（
Ｓｉ ３Ｎｇ ）膜１】からなる分離層１２を形成する
。
次ぎにこの上に従来と同様に結晶化を行うポリ・シリコ
ン膜４を約４０００人の厚さに形成し、この上に従来と
同様な方法で酸化シリコン膜６と窒化シリコン膜５から
なる反射防止膜２を設ける。
ン膜４を約４０００人の厚さに形成し、この上に従来と
同様な方法で酸化シリコン膜６と窒化シリコン膜５から
なる反射防止膜２を設ける。
このような構成をとると反射防止膜２を透過したレーザ
光によって高温にまで加熱されたシリコン膜４の熱量は
分離層１２を通って熱伝導性の良いシリコン膜９に達し
て横方向に拡がり、反射防止膜２のない部分にも及ぶた
めにシリコン膜４は下ｔ 方から加熱され
ることになり、そのため結晶核の発生点は従来の界面部
から中心部に移すことが可能となり、従って単結晶化が
可能となる。
光によって高温にまで加熱されたシリコン膜４の熱量は
分離層１２を通って熱伝導性の良いシリコン膜９に達し
て横方向に拡がり、反射防止膜２のない部分にも及ぶた
めにシリコン膜４は下ｔ 方から加熱され
ることになり、そのため結晶核の発生点は従来の界面部
から中心部に移すことが可能となり、従って単結晶化が
可能となる。
以上記したように本発明の実施により単結晶化を行うシ
リコン膜の温度が絶縁基板側に近づくに従って低下し、
それにより結晶核の発生が絶縁基板との界面で起こるの
を無くすることができ、そのため単結晶化を高い収率で
行うことが可能となった。
リコン膜の温度が絶縁基板側に近づくに従って低下し、
それにより結晶核の発生が絶縁基板との界面で起こるの
を無くすることができ、そのため単結晶化を高い収率で
行うことが可能となった。
第１図は本発明の詳細な説明する断面図。
第２図は単結晶化領域を示す平面図。
第３図は結晶化に必要な温度プロフィル。
第４図は結晶化領域の部分拡大断面図。
第５図は結晶化領域の部分断面図。
である。
閏において、
■は単結晶化領域、 ２は反射防止膜、３は絶縁基
板、 ４．９はシリコン膜、５．１１は窒化
シリコン膜、 ６．１０は酸化シリコン膜、７は温度プロフィル、８は
中心部、 １２は分離層、である。 第１ ノ
板、 ４．９はシリコン膜、５．１１は窒化
シリコン膜、 ６．１０は酸化シリコン膜、７は温度プロフィル、８は
中心部、 １２は分離層、である。 第１ ノ
Claims (1)
- 絶縁基板上に多結晶或いは無定形のシリコン薄膜を形成
し、該シリコン膜上に反射防止膜パターンを形成した後
、上方よりレーザ光の照射を行い、該シリコン膜を単結
晶化せしめる方法において、該シリコン膜の下に更に分
離層で絶縁した加熱用膜を設けたことを特徴とするシリ
コン膜の単結晶化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59171143A JPS6149411A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | シリコン膜の単結晶化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59171143A JPS6149411A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | シリコン膜の単結晶化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6149411A true JPS6149411A (ja) | 1986-03-11 |
Family
ID=15917781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59171143A Pending JPS6149411A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | シリコン膜の単結晶化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6149411A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS647611A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | Agency Ind Science Techn | Manufacture of single crystalline semiconductor thin film |
| US5705413A (en) * | 1995-10-12 | 1998-01-06 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing an electronic device using thermally stable mask |
-
1984
- 1984-08-17 JP JP59171143A patent/JPS6149411A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS647611A (en) * | 1987-06-30 | 1989-01-11 | Agency Ind Science Techn | Manufacture of single crystalline semiconductor thin film |
| US5705413A (en) * | 1995-10-12 | 1998-01-06 | U.S. Philips Corporation | Method of manufacturing an electronic device using thermally stable mask |
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