JPS627114A

JPS627114A - ビ−ムアニ−ル方法

Info

Publication number: JPS627114A
Application number: JP14456885A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Koyama; 健一小山
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1985-07-03
Filing date: 1985-07-03
Publication date: 1987-01-14
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH0787177B2

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、シードを持たせた５ＯＩ（セミコンダクタ・
オン・インシュレータ、　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
　ｏｎ　１ｎ−ｓｕｌａｔｏｒ）基板を、ビームアニー
ルする事によって、絶縁層上にＳＯＩ単結晶膜を形成す
る方法に関する。

（従来技術とその問題点）現在、ＳＯＩ単結晶膜を形成する際には、下地基板とし
てシリコン基板、絶縁膜としてシリコン酸化膜、半導体
としてポリシリコン膜を用いていることが多い。このシ
リコン酸化膜上のポリシリコン膜に、そのビームのパワ
ー分布が、第３図に示す様に、二つの極大値を持った双
峰型のビームでアニールを施し、ポリシリコン膜を溶融
し再結晶化させている。この様な双峰型ビームを用いれ
ば、双峰型ビームパワー分布の極大値間の距離（ｗ）８
が単結晶化できる。この単結晶化領域の結晶方位をシリ
コン基板と同一にするための第２図（ａ）に示す様に、
再結晶化時に結晶成長の核となるシードを細長に形成し
、このシードに対して、第２図に示す様に垂直方向にビ
ーム走査を行ってきた。又、この−走査による単結晶化
領域を広くするために、走査を多数回くり返すが、この
とき前回の走査に対して、第３図に示す様に双峰型ビー
ムパワー分布中回のビーム走査によるアニールを考えた
場合、シードから数百ｐｍ程度離れると、ポリシリコン
膜の再結晶化時に生じる固液界面のゆらぎ等によって、
再結晶化領域に結晶粒界が生じてしまう。

又、多数回の走査をくり返す場合、前回のアニールで形
成した単結晶化領域も、次のビーム走査時に結晶成長の
核となり、結晶を大きくできると考えられる。このため
に、前回アニールで単結晶化した領域と同じ長さの単結
晶領域を次回のアニールで得る事ができる。しかし前回
のアニールした部分のうち、結晶粒界の存在する部分の
結晶性は、次回のアニールで、シードから引き出してき
た単結晶領域の結晶性と異なるために、やはり結晶粒界
が生じてしまう。つまり、数百２ｍ以上のところは単結
晶化できない。このため、前記従来法を用いた場合には
、第２図（ｂ）に示す様に、シード部より数百１ｍ以上
の長さを持つＳＯ■単結晶領域を得る事が出来なかった
。

（発明の目的）本発明の目的は、シードを持たせたＳＯＩ基板をビーム
アニールする事によって、絶縁層上に−より大面積のＳ
ＯＩ単結晶膜を提供する事にある。

（発明の構成）本発明は、絶縁層上に形成され一部分がシード部と接し
た半導体膜をこのシード部からビーム走査時）しするビ
ームアニール方法において、パワー分布が双峰型のスポ
ットビームを用い、ビーム走査方向をシード部に対し斜
め方向に設定し、アニールを行い、次の走査前に、単結
晶化すべき領域゛に対してビーム走査方向とシード部の
なす角度が９Ｕｔｊの側へ、双峰型ビーム・パワー分布
中の２つの極大値間の距離より小さい距離だけビーム位
置を移動し、ビーム走査を行う事を特徴とするビームア
ニール法である。

（実施例）以下、本発明について実施例を用いて説明する。本実施
例においては、半導体膜としてシリコン膜、絶縁層とし
てシリコン酸化膜ビームアニール法としてはレーザアニ
ール法を用いている。

第１図（ａ）はレーザアニールを施す試料の斜視図であ
る。まず、面方位（１００）の単結晶シリコン基板１表
面を熱酸化して厚さ１ｐｔｎのシリコン酸化１１１２を
形成し、その後にこのシリコン酸化膜２を選択的にエラ
、チングし、シリコン基板１の＜００１＞結晶方位の方
“向に、１０ｐｍ幅のシードを形成した。その後、ポリ
シリコン膜３を厚さ０．５ｐｍ、　ＣＶＤ法で形成した
。この後、レーザビームの走査をくり返して、ポリシリ
コン膜３をアニールするが、この時、第１図（ａ）、　
（ｂ）に示す様に、ビームの走査方向５をシードに対し
て斜め方向（ここでは下地シリコン基板ｌの＜００１＞
結晶方位の方向）に設定し、アニールを行い、次の走査
前に、単結晶化すべき領域に対してビーム走査方向５と
シード４のなす角度が鈍角となる外側へ、ビーム照射す
る位置をずらす。（ビーム位置ずらし方向６）この時、
第３図に示す様に、ビームをずらす距離（ｄ）１０は、
双峰型ビームパワー分布中の極大値間の距離（ｗ）８よ
り小さくなければならない。この様にアニールを行なう
と、従来方法を用いた場合に、シードからの単結晶領域
の長さが数百２ｍ以上長くならないと言う問題に対し、
前回アニールして単結晶化した部分を種として再結晶化
し、結晶粒界７の生じる場所はビーム走査方向５に垂直
に伝搬するので、第１図（ｂ）に示す様に得られる単結
晶領域は、従来方法によって得られる単結晶領域より太
き（なる。

この実施例においては、ビームアニール法としてレーザ
アニール法、絶縁膜としてシリコン酸化〔４５°以外とした場合でも、本発明の効果は実現できる
。またビームアニールすべき半導体膜としては非晶質シ
リコン膜等でもよい。

以上、本発明と従来法を用いた場合、得られた結果を比
較すると以下の様になる。

すなわち、従来法を用いた場合、第２図に示す様にシー
ドから数百１ｍ程度離れるとシリコンの固液界面のゆら
ぎによって結晶粒界７が生じるために、得られる単結晶
領域がシードから数百１ｍ以下の長さに制限される。こ
れに対し、本発明においては、得られる単結晶領域はレ
ーザアニールが進むにつれて徐々に広げられていくので
、従来法、に比べて大きなＳＯＩ単結晶を得る事が出来
る。

（発明の効果）本発明を用いれば、シードから離れた領域で大きな面積
を持った半導体単結晶膜を形成する事が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明を用いてアニールを行う試料の大
パワー位置の間の距離と、次回のアニールで　　　　３
・・・ポリシリコン膜４・・・シード５・・・レーザ走
査方向６・・・ビーム位置ずらし方向７・・・結晶粒界
　　　８・・・パワ１分布中パワー極大位置間の距離９・・・前回のレーザ走査で再結晶化された領域１０・
・・ビーム位置すらし輻１１・・・シリコンの固液界面１２・・・レーザビームの照射領域１３・・・今回のレーザ走査で再結晶化する領域であ、
る。゛工業技術院長オ　１　図（ｂ）オ　２　図（ｂ）６ビ一ム位置ずらし方向１結晶粒界

Claims

【特許請求の範囲】

絶縁層上に形成され一部分がシード部と接した半導体膜
をこのシード部からビームアニールするビームアニール
方法において、パワー分布が双峰型のスポットビームを
用い、ビーム走査方向をシード部に対し斜め方向に設定
し、アニールを行い、次の走査前に、単結晶化すべき領
域に対してビーム走査方向とシード部のなす角度が鈍角
の側へ、双峰型ビーム・パワー分布中の２つの極大値間
の距離より小さい距離だけビーム位置を移動し、ビーム
走査を行う事を特徴とするビームアニール方法。