JPS6281017A - 半導体単結晶層の製造方法 - Google Patents
半導体単結晶層の製造方法Info
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- JPS6281017A JPS6281017A JP22033185A JP22033185A JPS6281017A JP S6281017 A JPS6281017 A JP S6281017A JP 22033185 A JP22033185 A JP 22033185A JP 22033185 A JP22033185 A JP 22033185A JP S6281017 A JPS6281017 A JP S6281017A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、絶縁膜上に半導体単結晶薄膜を成長する半導
体単結晶層の製造方法に係わり、特に平坦性に優れた半
導体単結晶層の製造方法に関する。
体単結晶層の製造方法に係わり、特に平坦性に優れた半
導体単結晶層の製造方法に関する。
従来、絶縁膜上に再結晶化半導体中結晶を成長させる場
合、絶縁膜の一部に設けられた開孔部をシードとして絶
縁膜上の半導体薄膜を単結晶化している。例えば、第２
図に示す如く、単結晶Ｓｉ基板２１上にＳｉＯ２膜２２
膜形２し、このＳｉＯ２膜２２膜形２部２３を設ける。
合、絶縁膜の一部に設けられた開孔部をシードとして絶
縁膜上の半導体薄膜を単結晶化している。例えば、第２
図に示す如く、単結晶Ｓｉ基板２１上にＳｉＯ２膜２２
膜形２し、このＳｉＯ２膜２２膜形２部２３を設ける。
次いで、全面に多結晶Ｓｉ膜２４を堆積し、これをレー
ザビームや電子ビーム等でアニールして単結晶化してい
る。
ザビームや電子ビーム等でアニールして単結晶化してい
る。
しかしながら、この種−の方法にあっては次のような問
題があった。即ち、下地単結晶との連絡を持つ開孔部の
形成によって、絶縁股上の単結晶の平坦化が困難である
。さらに、開孔部上の単結晶層に段切れが生じる等の虞
れがある。このような問題が、再結晶化単結晶層に＾密
度・高精度の素子を有効に作成する場合に大きな障害と
なっていた。さらに、今後３ｉデバイスの多部化を行い
３次元ＩＣを作成する場合、この問題は上層部にも波及
し、一層深刻な問題となることは明らかである。
題があった。即ち、下地単結晶との連絡を持つ開孔部の
形成によって、絶縁股上の単結晶の平坦化が困難である
。さらに、開孔部上の単結晶層に段切れが生じる等の虞
れがある。このような問題が、再結晶化単結晶層に＾密
度・高精度の素子を有効に作成する場合に大きな障害と
なっていた。さらに、今後３ｉデバイスの多部化を行い
３次元ＩＣを作成する場合、この問題は上層部にも波及
し、一層深刻な問題となることは明らかである。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、絶縁膜上に平坦で且つ良質の単結晶層
を形成することができ、３次元ＩＣ等の製造に好適する
半導体単結晶層の製造方法を提供することにある。
とするところは、絶縁膜上に平坦で且つ良質の単結晶層
を形成することができ、３次元ＩＣ等の製造に好適する
半導体単結晶層の製造方法を提供することにある。
本発明の骨子は、絶縁股上に単結晶を成長形成する前に
、予め単結晶成長のシードとなる絶縁膜の開孔部を単結
晶で埋込み平坦化しておくことにある。
、予め単結晶成長のシードとなる絶縁膜の開孔部を単結
晶で埋込み平坦化しておくことにある。
即ち本発明は、絶縁膜の一部に設けられた下地単結晶に
達する開孔部を単結晶成長のシードとして用い、この絶
縁股上に半導体単結晶層を成長形成する半導体単結晶層
の製造方法において、前記絶縁膜の開孔部に多結晶若し
くは非晶質の第１の半導体薄膜を埋込み形成し、且つこ
の薄膜をビームアニールにより単結晶し、次いで全面に
多結晶若しくは非晶質の第２の半導体薄膜を形成し、し
かるのちこの第２の半導体薄膜をビームアニールにより
単結晶化するようにした方法である。
達する開孔部を単結晶成長のシードとして用い、この絶
縁股上に半導体単結晶層を成長形成する半導体単結晶層
の製造方法において、前記絶縁膜の開孔部に多結晶若し
くは非晶質の第１の半導体薄膜を埋込み形成し、且つこ
の薄膜をビームアニールにより単結晶し、次いで全面に
多結晶若しくは非晶質の第２の半導体薄膜を形成し、し
かるのちこの第２の半導体薄膜をビームアニールにより
単結晶化するようにした方法である。
本発明によれば、第２の半導体薄膜を形成する際には、
その下地が平坦であることから、第２の半導体薄膜を平
坦性良く形成することができる。
その下地が平坦であることから、第２の半導体薄膜を平
坦性良く形成することができる。
このため、絶縁膜上に形成する半導体単結晶層の平坦化
及び結晶特性の向上をはかり得る。従って、この単結晶
層に高密度・高精度の素子を形成することが可能となり
、３次元ＩＣ等の作成に極めて有効である。
及び結晶特性の向上をはかり得る。従って、この単結晶
層に高密度・高精度の素子を形成することが可能となり
、３次元ＩＣ等の作成に極めて有効である。
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第１図＜ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例に係わる半導
体単結晶層の製造工程を示す断面図である。まず、第１
図（ａ）に示す如く面方位（１００）、比抵抗６〜８［
Ωｃｍ ］のＰ型中結晶３ｉ基板１１を用意し、その表
面に厚さ１［μｍ］のＳ ｉ ０２膜（絶縁１ｌＩ）１
２をＣＶＯ法によって被着した。続いて、ＳｉＯ２膜１
２の一部に、基板１１との連絡を持たすべき開孔部〈シ
ード部）１３をＲＩＥ法により形成した。この場合、開
孔部１３の大きさは、例えば２［μ′ｒｒＬ］×２［μ
ＴｒＬ］程度でよい。
体単結晶層の製造工程を示す断面図である。まず、第１
図（ａ）に示す如く面方位（１００）、比抵抗６〜８［
Ωｃｍ ］のＰ型中結晶３ｉ基板１１を用意し、その表
面に厚さ１［μｍ］のＳ ｉ ０２膜（絶縁１ｌＩ）１
２をＣＶＯ法によって被着した。続いて、ＳｉＯ２膜１
２の一部に、基板１１との連絡を持たすべき開孔部〈シ
ード部）１３をＲＩＥ法により形成した。この場合、開
孔部１３の大きさは、例えば２［μ′ｒｒＬ］×２［μ
ＴｒＬ］程度でよい。
次いで、第１図（ｂ）に示す如く全面に多結晶５ｉｌｌ
ｌ（第１の半導体１ｍ１）１４をＬＰＣＶＤ法によって
厚さ５０００ ［人］堆積した。なお、この堆積により
前記開孔部１３は多結晶Ｓｉ膜１４で完全に埋込まれる
ことになる。その後、電子ビームを用いて、多結晶Ｓｉ
膜１４をビームアニールし、このＳｉ膜１４を単結晶化
した。このとき、開孔部１３の端部では単結晶化した３
ｉ層の段切れが生じることもあった。
ｌ（第１の半導体１ｍ１）１４をＬＰＣＶＤ法によって
厚さ５０００ ［人］堆積した。なお、この堆積により
前記開孔部１３は多結晶Ｓｉ膜１４で完全に埋込まれる
ことになる。その後、電子ビームを用いて、多結晶Ｓｉ
膜１４をビームアニールし、このＳｉ膜１４を単結晶化
した。このとき、開孔部１３の端部では単結晶化した３
ｉ層の段切れが生じることもあった。
次いで、第１図（Ｃ）に示す如く単結晶化した５ｉ１１
４’上にレジスト１５を塗布し、その表面を平坦化した
。続いて、ＣＤＥ法により、レジスト１５及び単結晶８
１層１４′のエツチング速度が略同じとなる条件下で、
第１図（ｄ）に示す如くレジスト１５及び単結晶５ｉ１
１４’ を前記Ｓ ｉ ０２膜１２が露出するまで全面
エツチングした。このエツチングにより、開孔部１３の
みが単結晶８１層１４′で完全に埋込まれ、且つ表面全
体が平坦化されたものとなる。
４’上にレジスト１５を塗布し、その表面を平坦化した
。続いて、ＣＤＥ法により、レジスト１５及び単結晶８
１層１４′のエツチング速度が略同じとなる条件下で、
第１図（ｄ）に示す如くレジスト１５及び単結晶５ｉ１
１４’ を前記Ｓ ｉ ０２膜１２が露出するまで全面
エツチングした。このエツチングにより、開孔部１３の
みが単結晶８１層１４′で完全に埋込まれ、且つ表面全
体が平坦化されたものとなる。
次いで、第１図（ｅ）に示す如く全面に再び多結晶５ｉ
ｌｌ！＜第２の半導体＠膜）１６をこの多結晶Ｓｉ膜１
６を再びビームアニールにより単結晶化し、第１図（ｆ
）に示す如く単結晶３ｉ層１６′を形成した。
ｌｌ！＜第２の半導体＠膜）１６をこの多結晶Ｓｉ膜１
６を再びビームアニールにより単結晶化し、第１図（ｆ
）に示す如く単結晶３ｉ層１６′を形成した。
以上の結果、厚さ１［μｍ］のＳｉＯ２膜１２上に、下
地８１基板１１の面方位（１００）を保存した良質の単
結晶層１６′が平坦に形成された。
地８１基板１１の面方位（１００）を保存した良質の単
結晶層１６′が平坦に形成された。
また、本発明者等の実験によれば、電子線回折法を用い
て単結晶３ｉ層１６′の結晶性を評価したところ、鋭い
菊池線が観測された。
て単結晶３ｉ層１６′の結晶性を評価したところ、鋭い
菊池線が観測された。
かくして本実施例方法によれば、ＳｉＯ２膜１２上に良
質の単結晶５ｉ）ｉ！１６’ を形成することができ、
且つこのＳｉ層１６′を極めて平坦性良く形成すること
ができる。このため、Ｓｉ層１り′上に形成する素子の
特性及び信頼性の大幅な向上をはかり得、将来の高密度
・高精密素子にも十分対処することができる。
質の単結晶５ｉ）ｉ！１６’ を形成することができ、
且つこのＳｉ層１６′を極めて平坦性良く形成すること
ができる。このため、Ｓｉ層１り′上に形成する素子の
特性及び信頼性の大幅な向上をはかり得、将来の高密度
・高精密素子にも十分対処することができる。
なお、本発明は上述した実施例方法に限定されるもので
はない。前記実施例では第１の半導体薄膜を単結晶化し
たのち絶縁膜上の薄膜を除去したが、この順序を逆にす
ることも可能である。つまり、前記第１図（ｂ）に示す
工程の後、Ｓ ｉ ０２膜１２上の第１の多結晶Ｓｉ膜
１４を除去すると共に、開孔部１３内の多結晶５ｉｌｌ
ｌ１４の表面を平坦化し、しかるのち開孔部１３内の多
結晶３ｉ膜１４をビームアニールにより単結晶化するよ
うにしてもよい。
はない。前記実施例では第１の半導体薄膜を単結晶化し
たのち絶縁膜上の薄膜を除去したが、この順序を逆にす
ることも可能である。つまり、前記第１図（ｂ）に示す
工程の後、Ｓ ｉ ０２膜１２上の第１の多結晶Ｓｉ膜
１４を除去すると共に、開孔部１３内の多結晶５ｉｌｌ
ｌ１４の表面を平坦化し、しかるのち開孔部１３内の多
結晶３ｉ膜１４をビームアニールにより単結晶化するよ
うにしてもよい。
また、前記半導体薄膜としては多結晶Ｓｉに限らず、非
晶質Ｓ１を用いることも可能である。さらに、３ｉ以外
の半導体薄膜を用いることも可能である。また、下地半
導体基板の面方位は（１００）に限るものではなく、（
１１０）。
晶質Ｓ１を用いることも可能である。さらに、３ｉ以外
の半導体薄膜を用いることも可能である。また、下地半
導体基板の面方位は（１００）に限るものではなく、（
１１０）。
（１１１）面でも同様に良好な結果が得られることを確
認している。さらに、基板の代りに、本発明方法により
形成した単結晶層を用いることも可能である。また、ビ
ームアニールする手段としては、電子ビームの代りにレ
ーザビームを用いることも可能である。その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施すること
ができる。
認している。さらに、基板の代りに、本発明方法により
形成した単結晶層を用いることも可能である。また、ビ
ームアニールする手段としては、電子ビームの代りにレ
ーザビームを用いることも可能である。その他、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施すること
ができる。
第１図（ａ）〜（ｆ）は本発明の一実施例方法に係わる
半導体単結晶層の製造工程を示す断面図、第２図は従来
方法の問題点を説明するための断面図である。 １１・・・単結晶３ｉ基板、１２・・・５１０２Ｍ！（
絶縁１）、１３・・・開孔部（シード部）、１４・・・
多結晶Ｓｉ膜（第１の半導体薄膜＞、１４’ 、１６’
・・・単結晶３ｉ層、１５・・・レジスト、１６・・・
多結晶Ｓｉ膜（第２の半導体薄膜）。 出願人 工業技術院長 等々力 達 第１図
半導体単結晶層の製造工程を示す断面図、第２図は従来
方法の問題点を説明するための断面図である。 １１・・・単結晶３ｉ基板、１２・・・５１０２Ｍ！（
絶縁１）、１３・・・開孔部（シード部）、１４・・・
多結晶Ｓｉ膜（第１の半導体薄膜＞、１４’ 、１６’
・・・単結晶３ｉ層、１５・・・レジスト、１６・・・
多結晶Ｓｉ膜（第２の半導体薄膜）。 出願人 工業技術院長 等々力 達 第１図
Claims (5)
- （１）絶縁膜の一部に設けられた下地単結晶に達する開
孔部を単結晶成長のシードとして用い、この絶縁膜上に
半導体単結晶層を成長形成する半導体単結晶層の製造方
法において、前記絶縁膜の開孔部に多結晶若しくは非晶
質の第１の半導体薄膜を埋込み形成し、且つこの薄膜を
ビームアニールにより単結晶する工程と、次いで全面に
多結晶若しくは非晶質の第２の半導体薄膜を形成する工
程と、次いでこの第２の半導体薄膜をビームアニールに
より単結晶化する工程とを含むことを特徴とする半導体
単結晶層の製造方法。 - （２）前記絶縁膜の開孔部に第１の半導体薄膜を埋込み
単結晶化する工程として、全面に多結晶若しくは非晶質
の第１の半導体薄膜を形成したのち、この第１の半導体
薄膜をビームアニールにより単結晶化し、次いで前記絶
縁膜上の薄膜を除去すると共に開孔部内の薄膜の表面を
平坦化することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の半導体単結晶層の製造方法。 - （３）前記絶縁膜の開孔部に第１の半導体薄膜を埋込み
単結晶化する工程として、全面に多結晶若しくは非晶質
の第１の半導体薄膜を形成したのち、前記絶縁膜上の薄
膜を除去すると共に開孔部内の薄膜の表面を平坦化し、
次いで開孔部内の薄膜をビームアニールにより単結晶化
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
体単結晶層の製造方法。 - （４）前記ビームアニールする工程に、レーザビーム或
いは電子ビームを用いたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項記載の半導体単結晶層の製造方法。 - （５）前記第１及び第２の半導体薄膜として、シリコン
を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
半導体単結晶層の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22033185A JPS6281017A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 半導体単結晶層の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22033185A JPS6281017A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 半導体単結晶層の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6281017A true JPS6281017A (ja) | 1987-04-14 |
Family
ID=16749469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22033185A Pending JPS6281017A (ja) | 1985-10-04 | 1985-10-04 | 半導体単結晶層の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6281017A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5972105A (en) * | 1994-09-15 | 1999-10-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152018A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-10 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体薄膜結晶層の製造方法 |
-
1985
- 1985-10-04 JP JP22033185A patent/JPS6281017A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60152018A (ja) * | 1984-01-20 | 1985-08-10 | Agency Of Ind Science & Technol | 半導体薄膜結晶層の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5972105A (en) * | 1994-09-15 | 1999-10-26 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating semiconductor device |
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