JPS6265409A - 半導体薄膜の形成方法 - Google Patents
半導体薄膜の形成方法Info
- Publication number
- JPS6265409A JPS6265409A JP20601385A JP20601385A JPS6265409A JP S6265409 A JPS6265409 A JP S6265409A JP 20601385 A JP20601385 A JP 20601385A JP 20601385 A JP20601385 A JP 20601385A JP S6265409 A JPS6265409 A JP S6265409A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor layer
- thin film
- step difference
- amorphous
- heat treatment
- 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
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- 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、固相成長による半導体薄膜の形成方法に関す
る。
る。
本発明は、段差部が形成されて成る基板上に、半導体層
を形成し、全面にイオン注入を行って上記段差部近傍の
半導体層以外を非晶質化し、その後熱処理を行って半導
体層を固相成長させることによって、該段差部近傍の半
導体層を種とした固相成長により、結晶粒の大きい、結
晶面のそろった半導体薄膜を形成するものである。
を形成し、全面にイオン注入を行って上記段差部近傍の
半導体層以外を非晶質化し、その後熱処理を行って半導
体層を固相成長させることによって、該段差部近傍の半
導体層を種とした固相成長により、結晶粒の大きい、結
晶面のそろった半導体薄膜を形成するものである。
この種の技術、例えば絶縁基板または絶縁層上に結晶性
薄膜を形成するＳ ＯＩ （Ｓｉ １１ｃｏｎ ｏｎ
Ｉｎｓｕ ｌ ａｔｏｒ）技術の進歩は、各種トランジ
スタ。
薄膜を形成するＳ ＯＩ （Ｓｉ １１ｃｏｎ ｏｎ
Ｉｎｓｕ ｌ ａｔｏｒ）技術の進歩は、各種トランジ
スタ。
ＩＣ，ＬＳＩの性能の向上や、集積度の飛躍的向上に貢
献することが知られている。
献することが知られている。
このような半導体薄膜形成技術は、例えば多結晶シリコ
ンの作成に適用して、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆ
ｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ以下ＴＦＴと略す）の
製造に利用できる。
ンの作成に適用して、薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆ
ｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ以下ＴＦＴと略す）の
製造に利用できる。
多結晶シリコンＴＰＴ作成においては、非晶質絶縁物上
に、結晶粒の大きい、結晶面のそろった多結晶シリコン
膜を作成することが必要である。
に、結晶粒の大きい、結晶面のそろった多結晶シリコン
膜を作成することが必要である。
デバイス性能を向上させるためである。
従来よりこの多結晶シリコン膜作成には溶融再結晶化技
術が用いられているが、これは再現性の点で問題がある
。従って、固相成長法が有望な技術として注目されてい
る。
術が用いられているが、これは再現性の点で問題がある
。従って、固相成長法が有望な技術として注目されてい
る。
ただ、固相成長法では、ランダム核成長を使う限り、上
記の目的達成は難しい。単に固相成長法を応用しても、
各所で様々の結晶性の結晶が成長して、結晶軸が一定し
ないランダム核成長による結晶化が行われるに過ぎず、
結晶面もそろわず、大きな結晶粒も得られないからであ
る。
記の目的達成は難しい。単に固相成長法を応用しても、
各所で様々の結晶性の結晶が成長して、結晶軸が一定し
ないランダム核成長による結晶化が行われるに過ぎず、
結晶面もそろわず、大きな結晶粒も得られないからであ
る。
本発明の目的は、固相成長により、結晶性の良い半導体
薄膜を得る技術を提供することにある。
薄膜を得る技術を提供することにある。
本発明に係る半導体薄膜の形成方法を、実施例（後記詳
述）を示す第１図を用いて説明すると、次の通りである
。第１図ｆａｌに示すような、少なくとも表面に絶縁層
２を有しかつ段差部３が形成されて成る基板１上に、第
１図（ｂｌの如く半導体層４を形成し、全面にイオン注
入（第１図（Ｃ））を行って、上記段差部３近傍の半導
体層４１以外を非晶質化して第１図ｆｄｌの如＜シ（非
晶質部分４２はハツチングを付して示す）、その後熱処
理（第１図（ｅ））を行って上記半導体層を固相成長さ
せる構成をとる。
述）を示す第１図を用いて説明すると、次の通りである
。第１図ｆａｌに示すような、少なくとも表面に絶縁層
２を有しかつ段差部３が形成されて成る基板１上に、第
１図（ｂｌの如く半導体層４を形成し、全面にイオン注
入（第１図（Ｃ））を行って、上記段差部３近傍の半導
体層４１以外を非晶質化して第１図ｆｄｌの如＜シ（非
晶質部分４２はハツチングを付して示す）、その後熱処
理（第１図（ｅ））を行って上記半導体層を固相成長さ
せる構成をとる。
本発明は、段差部３を有する基板１上に半導体層４を形
成するので、半導体層４には該段差部３を反映して段差
４３が生じ、従って全面にイオン注入して半導体層４を
非晶質化すると、段差４３のために深くなっている部分
はイオン注入の作用が及ばず、ここだけ結晶性の半導体
層４１として残る。
成するので、半導体層４には該段差部３を反映して段差
４３が生じ、従って全面にイオン注入して半導体層４を
非晶質化すると、段差４３のために深くなっている部分
はイオン注入の作用が及ばず、ここだけ結晶性の半導体
層４１として残る。
その後熱処理すると、該結晶性の半導体層４１が種とな
って、ここが核の結晶固相成長がなされ、全体が結晶性
半導体薄膜となる。従って、小部分の半導体層４１が核
となるため、ランダム核成長と異なり、結晶性が同じで
、かつ大きな結晶が成長する。
って、ここが核の結晶固相成長がなされ、全体が結晶性
半導体薄膜となる。従って、小部分の半導体層４１が核
となるため、ランダム核成長と異なり、結晶性が同じで
、かつ大きな結晶が成長する。
本発明は、半導体薄膜を形成する場合に固相成長を用い
るに当たって、ランダム核成長を避けるには何らかの種
が必要なことに着目し、イオン注入で非晶質化する時に
、一部非晶質化されない部分（上記半導体層４１）が残
るように形状を鋭意工夫し、その結果上記段差部３を設
けたものである。
るに当たって、ランダム核成長を避けるには何らかの種
が必要なことに着目し、イオン注入で非晶質化する時に
、一部非晶質化されない部分（上記半導体層４１）が残
るように形状を鋭意工夫し、その結果上記段差部３を設
けたものである。
このような半導体層４１を種として使って結晶成長させ
ることによって、結晶粒の大きい、結晶面のそろった半
導体薄膜を得ることができる。
ることによって、結晶粒の大きい、結晶面のそろった半
導体薄膜を得ることができる。
即ち、本発明では種を段差部近傍の半導体層４１に限定
しているので、ランダム核成長の如く、不特定な多数の
核から結晶が成長するのと異なり、少数の核から結晶成
長がなされ、よって大きな結晶が得られる。かつ、核が
少ないので結晶面が雑多にならない、特に、チャネリン
グ（後記）を用いたＢ様を採用す−ると、所望の結晶性
のものを比較的多数残すことができ、結晶面を選定する
ことも可能である。かつ、イオン注入によりほぼ全面を
非晶質化し、しかもそれと同時に結晶成長の種を残せる
ので、固相成長の時間を短縮できる。
しているので、ランダム核成長の如く、不特定な多数の
核から結晶が成長するのと異なり、少数の核から結晶成
長がなされ、よって大きな結晶が得られる。かつ、核が
少ないので結晶面が雑多にならない、特に、チャネリン
グ（後記）を用いたＢ様を採用す−ると、所望の結晶性
のものを比較的多数残すことができ、結晶面を選定する
ことも可能である。かつ、イオン注入によりほぼ全面を
非晶質化し、しかもそれと同時に結晶成長の種を残せる
ので、固相成長の時間を短縮できる。
なお、上記段差部３は、基板１に特に形成するのでもよ
く、あるいは何らかの工程で形成されたものを利用する
のでもよい。
く、あるいは何らかの工程で形成されたものを利用する
のでもよい。
また、熱処理としては、ハロゲンランプなどによる輻射
熱を利用するもの、レーザ光などの利用（近接層を励起
させる場合も含む）その他任意の手段を採用でき、この
熱処理は各種エネルギ処理を含むもので、要するに固相
成長を起こし得るものであればよい。
熱を利用するもの、レーザ光などの利用（近接層を励起
させる場合も含む）その他任意の手段を採用でき、この
熱処理は各種エネルギ処理を含むもので、要するに固相
成長を起こし得るものであればよい。
以下、本発明の一実施例について、第１図を参照して説
明する。但し当然のことではあるが、以下の実施例は本
発明を限定するものではない。
明する。但し当然のことではあるが、以下の実施例は本
発明を限定するものではない。
この実施例は、本発明を多結晶シリコンＴＰＴ作成に適
用したもので、非晶質絶縁物上に結晶粒の大きい、結晶
面のそろった多結晶シリコ°ン膜を作成するようにした
例である。
用したもので、非晶質絶縁物上に結晶粒の大きい、結晶
面のそろった多結晶シリコ°ン膜を作成するようにした
例である。
第１図（ａ）に示すように、本例においては非晶質の基
板１、具体的には５ｉ（ｈから成る絶縁層２を有する基
板１に、段差部３を形成する。この段差部３の高さｈは
、１０００人とした０次に、第１図（ｂｌのようにポリ
−ＳｔをＣＶＤして、ポリ−３ｉから成る半導体層４を
形成する。この半導体層４の膜厚Ｗは、１０００人厚と
した。ポリ−Ｓｉの半導体層４には、段差部３を反映し
て、段差４３が形成される。
板１、具体的には５ｉ（ｈから成る絶縁層２を有する基
板１に、段差部３を形成する。この段差部３の高さｈは
、１０００人とした０次に、第１図（ｂｌのようにポリ
−ＳｔをＣＶＤして、ポリ−３ｉから成る半導体層４を
形成する。この半導体層４の膜厚Ｗは、１０００人厚と
した。ポリ−Ｓｉの半導体層４には、段差部３を反映し
て、段差４３が形成される。
次に、全面イオン注入を行う（第２図（Ｃ））。この例
では、５０ｋｅＶ、 ２Ｘ１０”ｃｍ−”で、Ｓｉ”″
を注入した。これにより半導体層４は非晶質化される。
では、５０ｋｅＶ、 ２Ｘ１０”ｃｍ−”で、Ｓｉ”″
を注入した。これにより半導体層４は非晶質化される。
しかし段差４３が形成された部分においては、半導体層
４は一部そのまま残り、ポリ−Ｓｉの半導体層４１のま
まとなる。従って半導体層４は、第１図（ｄ）の如く非
晶質部分４２と、ポリ−Ｓｉの部分４１とになり、この
残った部分４１が多結晶の種となる。次に第１図（ｅｔ
ｌのように任意手段で熱処理すると、このポリ−３ｉの
半導体層４１が多結晶の種となって、ここから多結晶シ
リコンが固相成長する。これにより、結晶性の良い、結
晶面のそろった、しかも結晶粒の大きい多結晶シリコン
薄膜が得られる。
４は一部そのまま残り、ポリ−Ｓｉの半導体層４１のま
まとなる。従って半導体層４は、第１図（ｄ）の如く非
晶質部分４２と、ポリ−Ｓｉの部分４１とになり、この
残った部分４１が多結晶の種となる。次に第１図（ｅｔ
ｌのように任意手段で熱処理すると、このポリ−３ｉの
半導体層４１が多結晶の種となって、ここから多結晶シ
リコンが固相成長する。これにより、結晶性の良い、結
晶面のそろった、しかも結晶粒の大きい多結晶シリコン
薄膜が得られる。
上記方法において、イオン注入は垂直入射を用い得るだ
けでなく、第１図（Ｃ）に破線の矢印で示す如く何度か
傾けてイオン注入し、ポリ−Ｓｉの半導体層４を奥まで
壊すことにより、残る半導体層４１をできるだけ小さく
することができる。デバイスとして使うときは、残る半
導体層４１が小さい方が望ましく、集積化を図ることが
できるからである。
けでなく、第１図（Ｃ）に破線の矢印で示す如く何度か
傾けてイオン注入し、ポリ−Ｓｉの半導体層４を奥まで
壊すことにより、残る半導体層４１をできるだけ小さく
することができる。デバイスとして使うときは、残る半
導体層４１が小さい方が望ましく、集積化を図ることが
できるからである。
また、チャネリングを利用することができる。
チャネリングとは、結晶質にイオン注入する場合、成る
特定の角度をもって、即ちチャネル軸に平行な方向でイ
オン注入すると、イオンが結晶原子と衝突することなく
深い位置まで進入することであるが、かかる角度は結晶
によって異なるので、角度に応じ非晶質化しやすい結晶
と、残りやすい結晶とがあることになるので、これを利
用するものである。即ち、残したい結晶面のものが非晶
質化しない角度でイオン注入することにより、所望の結
晶面の種を残すことができ、これを種とすることで、特
定の所望の結晶面のものを固相成長させることが可能と
なる。
特定の角度をもって、即ちチャネル軸に平行な方向でイ
オン注入すると、イオンが結晶原子と衝突することなく
深い位置まで進入することであるが、かかる角度は結晶
によって異なるので、角度に応じ非晶質化しやすい結晶
と、残りやすい結晶とがあることになるので、これを利
用するものである。即ち、残したい結晶面のものが非晶
質化しない角度でイオン注入することにより、所望の結
晶面の種を残すことができ、これを種とすることで、特
定の所望の結晶面のものを固相成長させることが可能と
なる。
このチャネリング利用は、本発明を用いた場合にはじめ
て有効ということができる。チャネリングを用いても全
面で種形成し、結晶成長させると、種が多数になってし
まうので、各々から成長した結晶がぶつかり合い、大き
なダレインにはならない、よって単にチャネリングを用
いるだけでは、同じ結晶面の結晶を得られるとしても、
大きな結晶粒は得られない、この点、本発明は小さな領
域の半導体層４１を種にできるので、選択的に結晶面を
選定でき、しかも結晶粒を大きくできるのである。また
、このチャネリングにより、残る部分４１を小さくする
こともできる。
て有効ということができる。チャネリングを用いても全
面で種形成し、結晶成長させると、種が多数になってし
まうので、各々から成長した結晶がぶつかり合い、大き
なダレインにはならない、よって単にチャネリングを用
いるだけでは、同じ結晶面の結晶を得られるとしても、
大きな結晶粒は得られない、この点、本発明は小さな領
域の半導体層４１を種にできるので、選択的に結晶面を
選定でき、しかも結晶粒を大きくできるのである。また
、このチャネリングにより、残る部分４１を小さくする
こともできる。
第２図に、本発明の別例を示す。この例は、ポリ−３ｉ
などの半導体層４の段差４３に、丸みをつけたもので、
これによれば、同図の如く残る半導体層４１は小さくな
る（なお第２図はイオン注入後の状態を示す）、実際の
加工においては、むしろこのように段差４３が丸くなる
場合が多いと思われる。
などの半導体層４の段差４３に、丸みをつけたもので、
これによれば、同図の如く残る半導体層４１は小さくな
る（なお第２図はイオン注入後の状態を示す）、実際の
加工においては、むしろこのように段差４３が丸くなる
場合が多いと思われる。
上述の如く、本発明によれば、結晶粒が大きく、かつ結
晶面のそろった半導体薄膜が得られる。かつ、従来の固
相成長法が全面の各個所に種となる部分がばらついたの
に対し、本発明は種部として残す所以外は全面を非晶質
化できる。また本発明においてはチャネリングを有効に
適用することが可能で、これを利用した態様にすれば、
所望の結晶面を選定することもできる。かつ、本発明は
イオン注入による非晶質化と、種部の形成とを同時に達
成でき、固相成長の時間を短縮できる。
晶面のそろった半導体薄膜が得られる。かつ、従来の固
相成長法が全面の各個所に種となる部分がばらついたの
に対し、本発明は種部として残す所以外は全面を非晶質
化できる。また本発明においてはチャネリングを有効に
適用することが可能で、これを利用した態様にすれば、
所望の結晶面を選定することもできる。かつ、本発明は
イオン注入による非晶質化と、種部の形成とを同時に達
成でき、固相成長の時間を短縮できる。
第１図（ａ）〜Ｔｅｌは、本発明の一実施例を、工程順
に示すものである。第２図は本発明の別例を示す。 １・・・基板、２・・・絶縁層、３・・・段差部、４・
・・半導体層、４１・・・段差部近傍の半導体層（結晶
質として残る部分）、４２・・・非晶質部分、４３・・
・（半導体層の）段差。 特許出願人 ソニー株式会社 代理人弁理士 高 月 亨 （ａ） （ｂ） （Ｃ） 本ノー芒＊ １２１例 第２図 （ｅ） λ次間−−ケ庭剰 第１図
に示すものである。第２図は本発明の別例を示す。 １・・・基板、２・・・絶縁層、３・・・段差部、４・
・・半導体層、４１・・・段差部近傍の半導体層（結晶
質として残る部分）、４２・・・非晶質部分、４３・・
・（半導体層の）段差。 特許出願人 ソニー株式会社 代理人弁理士 高 月 亨 （ａ） （ｂ） （Ｃ） 本ノー芒＊ １２１例 第２図 （ｅ） λ次間−−ケ庭剰 第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 少なくとも表面に絶縁層を有する基板であって、かつ段
差部が形成されて成る基板上に、半導体層を形成し、 全面にイオン注入を行って上記段差部近傍の半導体層以
外を非晶質化し、 その後熱処理を行って上記半導体層を固相成長させる半
導体薄膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20601385A JPS6265409A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 半導体薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20601385A JPS6265409A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 半導体薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6265409A true JPS6265409A (ja) | 1987-03-24 |
Family
ID=16516460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20601385A Pending JPS6265409A (ja) | 1985-09-18 | 1985-09-18 | 半導体薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6265409A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02143414A (ja) * | 1988-11-24 | 1990-06-01 | Agency Of Ind Science & Technol | 単結晶膜の形成方法 |
-
1985
- 1985-09-18 JP JP20601385A patent/JPS6265409A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02143414A (ja) * | 1988-11-24 | 1990-06-01 | Agency Of Ind Science & Technol | 単結晶膜の形成方法 |
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