JPS62167295A - シリコン単結晶膜の製造方法 - Google Patents
シリコン単結晶膜の製造方法Info
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- JPS62167295A JPS62167295A JP506986A JP506986A JPS62167295A JP S62167295 A JPS62167295 A JP S62167295A JP 506986 A JP506986 A JP 506986A JP 506986 A JP506986 A JP 506986A JP S62167295 A JPS62167295 A JP S62167295A
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- Japan
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- silicon
- film
- single crystal
- oxide film
- ion implantation
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- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (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Ｓ ＯＩ （Ｓｉｌｉｃｏｎ−Ｏｎ−Ｉｎｓｕ
ｌａｔｏｒ ）構造の製造方法に関するものである。
ｌａｔｏｒ ）構造の製造方法に関するものである。
従来、絶縁物上に単結晶シリコンを形成する場合、たと
えばジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジクス（Ｊａｐ、 Ｊ、Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 １
９巻、Ｌ２３頁、１９８０年）に記載されている、種を
使った横方向エピタキシャル成長に見られるように、絶
縁物として何の表面処理も行っていない酸化シリコンを
用いていた。一般に、結晶成長の種の有無によらず絶縁
物としての何の表面処理も行っていない酸化シリコンを
用いていた。種を用いる場合には、当然、基板としては
シリコン上に酸化シリコン膜が形成（多くはシリコン基
板表面を酸化する）されているものを用いる。種を用い
ない場合には、基板としてはシリコン上に酸化シリコン
膜が形成されているものを用いる場合と、ガラス基板の
ようにすべて絶縁物である基板を用いる場合があるが、
どちらの場合にも表面までＳｉＯ□である。
えばジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フ
ィジクス（Ｊａｐ、 Ｊ、Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 １
９巻、Ｌ２３頁、１９８０年）に記載されている、種を
使った横方向エピタキシャル成長に見られるように、絶
縁物として何の表面処理も行っていない酸化シリコンを
用いていた。一般に、結晶成長の種の有無によらず絶縁
物としての何の表面処理も行っていない酸化シリコンを
用いていた。種を用いる場合には、当然、基板としては
シリコン上に酸化シリコン膜が形成（多くはシリコン基
板表面を酸化する）されているものを用いる。種を用い
ない場合には、基板としてはシリコン上に酸化シリコン
膜が形成されているものを用いる場合と、ガラス基板の
ようにすべて絶縁物である基板を用いる場合があるが、
どちらの場合にも表面までＳｉＯ□である。
ＳＯＩ構造において解決すべき問題は単結晶領域の拡大
と欠陥の低減であるが、絶縁物上に単結晶シリコンを成
長させる際には異物質界面における濡れの悪さが欠陥の
発生および粒界形成の原因となっていることが予想され
る。
と欠陥の低減であるが、絶縁物上に単結晶シリコンを成
長させる際には異物質界面における濡れの悪さが欠陥の
発生および粒界形成の原因となっていることが予想され
る。
本発明の目的は、欠陥発生をより抑制し、単結晶領域が
より広くなるようなシリコン単結晶膜の製造方法を提供
することにある。
より広くなるようなシリコン単結晶膜の製造方法を提供
することにある。
本発明のシリコン単結晶膜の製造方法は、絶縁物表面に
シリコン原子をイオン注入したあと、絶縁物上に単結晶
シリコンを成長させることを特徴とする。
シリコン原子をイオン注入したあと、絶縁物上に単結晶
シリコンを成長させることを特徴とする。
絶縁物表面にシリコン原子をイオン注入することにより
、絶縁物表面においてシリコンの濡れがよくなるという
効果が生じ、レーザ・アニールや電子ビーム・アニール
によって多結晶シリコン膜を単結晶化した膜の欠陥の減
少、結晶粒のサイズの増大、種からの横方向成長領域の
拡大などが図られる。
、絶縁物表面においてシリコンの濡れがよくなるという
効果が生じ、レーザ・アニールや電子ビーム・アニール
によって多結晶シリコン膜を単結晶化した膜の欠陥の減
少、結晶粒のサイズの増大、種からの横方向成長領域の
拡大などが図られる。
以下図面を用いて、本発明の実施例を詳細に説明する。
第１図は本発明の第１の実施例を示す図である。
シリコン基板ｌ上の酸化シリコン膜２に開口部３を設け
てあり、その開口部３を選択エピタキシャル・シリコン
膜４で埋込む。選択エピタキシャル成長は原料ガスとし
てジクロロシランと塩化水素を用い、成長圧力５ＱＴｏ
ｒｒ、成長温度９５０℃で行った。そのあと表面に加速
電圧５ＱｋＶ、ドーズ量ｌＸｌ０”７０ｍ−２の条件で
シリコンのイオン注入（図中、矢印５で示す）を行った
状態を第１図（ａ）は示している。第１図（ｂ）はその
後のプロセスを示しており、全面に多結晶シリコン膜６
を〜０，５μｍ堆積し、表面を酸化して〜２００人の酸
化シリコン膜７を形成したあと、アルゴン・レーザー８
を用いて多結晶シリコン膜６を溶かし選択エピタキシャ
ル・シリコン膜４を種として再結晶化することによって
ＳＯＩ構造を実現した。単結晶シリコン膜は開口部３を
中心に形成され、欠陥のない領域は開口部３の端から〜
６０Ａは再現性よく形成された。なお欠陥はジルトル・
エツチングを行ったあとの表面を顕微鏡観察によって評
価した。
てあり、その開口部３を選択エピタキシャル・シリコン
膜４で埋込む。選択エピタキシャル成長は原料ガスとし
てジクロロシランと塩化水素を用い、成長圧力５ＱＴｏ
ｒｒ、成長温度９５０℃で行った。そのあと表面に加速
電圧５ＱｋＶ、ドーズ量ｌＸｌ０”７０ｍ−２の条件で
シリコンのイオン注入（図中、矢印５で示す）を行った
状態を第１図（ａ）は示している。第１図（ｂ）はその
後のプロセスを示しており、全面に多結晶シリコン膜６
を〜０，５μｍ堆積し、表面を酸化して〜２００人の酸
化シリコン膜７を形成したあと、アルゴン・レーザー８
を用いて多結晶シリコン膜６を溶かし選択エピタキシャ
ル・シリコン膜４を種として再結晶化することによって
ＳＯＩ構造を実現した。単結晶シリコン膜は開口部３を
中心に形成され、欠陥のない領域は開口部３の端から〜
６０Ａは再現性よく形成された。なお欠陥はジルトル・
エツチングを行ったあとの表面を顕微鏡観察によって評
価した。
第２図は本発明の第１の実施例におけるシリコンのイオ
ン注入のドーズ量の効果を示している。
ン注入のドーズ量の効果を示している。
開口部から測った無欠陥領域の幅は１枚の基板内である
いは基板間で異なるため、再現性を考慮し、８割以上が
達している無欠陥領域の幅を縦軸は示している。横軸は
シリコンのイオン注入のドーズ量である。ドーズ量がＩ
Ｘｌ０１５／ ｃｍ−２以下ではイオン注入の効果は
なく無欠陥領域の幅は〜２０人であるのに対し、１ ｘ
ｌＱ１７ ／ ｃｍ−２以上で〜６０人が無欠陥領域と
なっていた。
いは基板間で異なるため、再現性を考慮し、８割以上が
達している無欠陥領域の幅を縦軸は示している。横軸は
シリコンのイオン注入のドーズ量である。ドーズ量がＩ
Ｘｌ０１５／ ｃｍ−２以下ではイオン注入の効果は
なく無欠陥領域の幅は〜２０人であるのに対し、１ ｘ
ｌＱ１７ ／ ｃｍ−２以上で〜６０人が無欠陥領域と
なっていた。
第３図は本発明の第２の実施例を示す図である。シリコ
ン基板１１上に酸化シリコン膜１２を形成し、そのあと
表面に加速電圧５０ｋＶ、ドーズ量ｌＸｌ０”７０ｍ−
２の条件でシリコンのイオン注入を行い酸化シリコン膜
１２の表面にシリコンをイオン注入した層１３を形成し
、全面に多結晶シリコン膜１４を〜０．５μｍ堆積し、
アルゴン・レーザー１５ヲ用いて多結晶シリコン膜１４
を溶かし再結晶化した。
ン基板１１上に酸化シリコン膜１２を形成し、そのあと
表面に加速電圧５０ｋＶ、ドーズ量ｌＸｌ０”７０ｍ−
２の条件でシリコンのイオン注入を行い酸化シリコン膜
１２の表面にシリコンをイオン注入した層１３を形成し
、全面に多結晶シリコン膜１４を〜０．５μｍ堆積し、
アルゴン・レーザー１５ヲ用いて多結晶シリコン膜１４
を溶かし再結晶化した。
表面をジルトル・エツチングして結晶粒界を顕在化した
あと平均的な結晶粒径を測ったところ〜３５μｍであり
、イオン注入を行わなかった場合の値〜７μｍに較べ大
幅に改善されていた。
あと平均的な結晶粒径を測ったところ〜３５μｍであり
、イオン注入を行わなかった場合の値〜７μｍに較べ大
幅に改善されていた。
第４図は本発明の第３の実施例を示す図である。
第４図（ａ）は（１００）シリコン基板１６上に形成さ
れた酸化シリコン膜１７に開口部１８を形成したあと、
表面に加速電圧５ＱｋＶ、ドーズ量５Ｘ１０１６／ｃＩ
１１−２の条件でシリコンのイオン注入（図中、矢印１
９で示す）を行った状態を示している。イオン注入を行
うときに表面が汚染されるのを避けるため開口部１８の
表面を酸化し、１００〜２００人の酸化シリコン膜２０
を形成しである。成長直前にフッ酸で表面の酸化シリコ
ン膜２０を除去し、原料ガスとしてジクロロシランと塩
化水素を用い、成長圧力５０Ｔｏｒｒ、成長温度９００
℃の条件で選択エピタキシャル成長を行った状態を第４
図（ｂ）は示している。酸化シリコン膜１７上にエピタ
キシャル膜２１がせり出したあとの＜００１ ＞横方向
成長速度と垂直方向（基板に対し）成長速度の比はイオ
ン注入の有無によって異なり、イオン注入を行わない場
合その比は〜１であったものが、ドーズ量５Ｘ１０１６
／ｃｍ−”のイオン注入を行った場合その比は〜１．８
となった。ドーズ量が１ ｘｌＱ１７ ／ ｃａｒ２程
度になると開口部１８付近に欠陥が発生しやすくなった
。シリコンのイオン注入によって開口部１８の表面に露
出しているシリコンは非晶質化しているが、その領域の
単結晶化は選択エピタキシャル成長時に行われると思わ
れ、成長炉に入れる前に熱アニールを行った場合には欠
陥の発生が開口部１８の付近に生じたり開口部１８の付
近で凹凸が生じるなど望ましくない結果が得られた。
れた酸化シリコン膜１７に開口部１８を形成したあと、
表面に加速電圧５ＱｋＶ、ドーズ量５Ｘ１０１６／ｃＩ
１１−２の条件でシリコンのイオン注入（図中、矢印１
９で示す）を行った状態を示している。イオン注入を行
うときに表面が汚染されるのを避けるため開口部１８の
表面を酸化し、１００〜２００人の酸化シリコン膜２０
を形成しである。成長直前にフッ酸で表面の酸化シリコ
ン膜２０を除去し、原料ガスとしてジクロロシランと塩
化水素を用い、成長圧力５０Ｔｏｒｒ、成長温度９００
℃の条件で選択エピタキシャル成長を行った状態を第４
図（ｂ）は示している。酸化シリコン膜１７上にエピタ
キシャル膜２１がせり出したあとの＜００１ ＞横方向
成長速度と垂直方向（基板に対し）成長速度の比はイオ
ン注入の有無によって異なり、イオン注入を行わない場
合その比は〜１であったものが、ドーズ量５Ｘ１０１６
／ｃｍ−”のイオン注入を行った場合その比は〜１．８
となった。ドーズ量が１ ｘｌＱ１７ ／ ｃａｒ２程
度になると開口部１８付近に欠陥が発生しやすくなった
。シリコンのイオン注入によって開口部１８の表面に露
出しているシリコンは非晶質化しているが、その領域の
単結晶化は選択エピタキシャル成長時に行われると思わ
れ、成長炉に入れる前に熱アニールを行った場合には欠
陥の発生が開口部１８の付近に生じたり開口部１８の付
近で凹凸が生じるなど望ましくない結果が得られた。
以上述べたように本発明によれば、成長の種を用いた場
合、レーザ・アニールや電子ビーム・アニールによる横
方向成長に対しても、ＣＶＤ （選択エピタキシャル成
長）法による横方向成長に対しても、横方向の単結晶成
長が促進される結果が得られＳＯＩ構造の形成において
非常に有効であった。成長の種を用いない方法に対して
も結晶粒径が増大するなどの効果が得られた。また、一
般に結晶欠陥の発生を抑制する効果があることが分かる
。
合、レーザ・アニールや電子ビーム・アニールによる横
方向成長に対しても、ＣＶＤ （選択エピタキシャル成
長）法による横方向成長に対しても、横方向の単結晶成
長が促進される結果が得られＳＯＩ構造の形成において
非常に有効であった。成長の種を用いない方法に対して
も結晶粒径が増大するなどの効果が得られた。また、一
般に結晶欠陥の発生を抑制する効果があることが分かる
。
本発明は、酸化シリコン膜とシリコンとの濡れをよくす
ることによって酸化シリコン膜上のシリコン単結晶成長
が起こりやすくしたものであり、ビーム・アニールやＣ
ＶＤ法を用いたＳＯＩ構造の形成に限らず、より広く活
用されると思われる。
ることによって酸化シリコン膜上のシリコン単結晶成長
が起こりやすくしたものであり、ビーム・アニールやＣ
ＶＤ法を用いたＳＯＩ構造の形成に限らず、より広く活
用されると思われる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す図、第２図は本発
明の第１の実施例におけるシリコンのイオン注入のドー
ズ量の効果を示す図、第３図は本発明の第２の実施例を
示す図、第４図は本発明の第３の実施例を示す図である
。 １．１１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・ シリコン基板２、７．１２．１７．２０ ・・・
酸化シリコン膜３．１８ ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・ 開口部４ ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・ 選択エピタキシ
ャル・シリコン膜 ５．１９ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・ シリコンのイオン注入６．１４ ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・ 多結晶シリコン膜８．１
５ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
アルゴン・レーザー１３ ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・ シリコンをイオン注
入した層 １６ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ （１００）シリコン基板２１ ・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
エピタキシャル成長層代理人 弁理士 岩 佐 義
幸 （ｂ） 第１図 ドーズ量（ｃｍ−２） 第２図 （ｂ）
明の第１の実施例におけるシリコンのイオン注入のドー
ズ量の効果を示す図、第３図は本発明の第２の実施例を
示す図、第４図は本発明の第３の実施例を示す図である
。 １．１１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・ シリコン基板２、７．１２．１７．２０ ・・・
酸化シリコン膜３．１８ ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・ 開口部４ ・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・ 選択エピタキシ
ャル・シリコン膜 ５．１９ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・ シリコンのイオン注入６．１４ ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・ 多結晶シリコン膜８．１
５ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
アルゴン・レーザー１３ ・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・ シリコンをイオン注
入した層 １６ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・ （１００）シリコン基板２１ ・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
エピタキシャル成長層代理人 弁理士 岩 佐 義
幸 （ｂ） 第１図 ドーズ量（ｃｍ−２） 第２図 （ｂ）
Claims (1)
- （１）絶縁物表面にシリコン原子をイオン注入したあと
、絶縁物上に単結晶シリコンを成長させることを特徴と
するシリコン単結晶膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP506986A JPS62167295A (ja) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | シリコン単結晶膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP506986A JPS62167295A (ja) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | シリコン単結晶膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62167295A true JPS62167295A (ja) | 1987-07-23 |
Family
ID=11601096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP506986A Pending JPS62167295A (ja) | 1986-01-16 | 1986-01-16 | シリコン単結晶膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62167295A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5318661A (en) * | 1990-08-08 | 1994-06-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for growing crystalline thin film |
-
1986
- 1986-01-16 JP JP506986A patent/JPS62167295A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5318661A (en) * | 1990-08-08 | 1994-06-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for growing crystalline thin film |
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