JPS63184319A - 単結晶薄膜の形成方法 - Google Patents
単結晶薄膜の形成方法Info
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- JPS63184319A JPS63184319A JP24108986A JP24108986A JPS63184319A JP S63184319 A JPS63184319 A JP S63184319A JP 24108986 A JP24108986 A JP 24108986A JP 24108986 A JP24108986 A JP 24108986A JP S63184319 A JPS63184319 A JP S63184319A
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- thin film
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- sio2 film
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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、絶縁基板又は絶縁層上に形成した半導体薄膜
をエネルギー照射によって再結晶化させる単結晶薄膜の
形成方法に関する。
をエネルギー照射によって再結晶化させる単結晶薄膜の
形成方法に関する。
本発明は、絶縁体上に形成した半導体薄膜をエネルギー
照射によって再結晶化させる単結晶薄膜の形成方法にお
いて、半導体薄膜上に５ｉ０２膜によるキャツピング層
を形成し、再結晶化を行う前に酸素雰囲気中又は窒素雰
囲気中で熱処理することにより、５ｔＯ２キャンピング
層を改質して再結晶化後の半導体薄膜の集塊現象をなく
し高品質の単結晶薄膜を形成するようにしたものである
。
照射によって再結晶化させる単結晶薄膜の形成方法にお
いて、半導体薄膜上に５ｉ０２膜によるキャツピング層
を形成し、再結晶化を行う前に酸素雰囲気中又は窒素雰
囲気中で熱処理することにより、５ｔＯ２キャンピング
層を改質して再結晶化後の半導体薄膜の集塊現象をなく
し高品質の単結晶薄膜を形成するようにしたものである
。
近時、絶縁基板上にシリコン単結晶薄膜を形成するＳ
ＯＩ （Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ
）技術の開発が進められている。絶縁基板上に良質なシ
リコン単結晶薄膜を形成する方法としては、従来より第
５図に示すような方法が知られている。即ち絶縁基板と
して石英ガラス基板（１１又は表面に熱酸化による５ｉ
０２層（２）を有したシリコン基板（３）を用い、これ
らの基板（１１又は（３）上にＣＶＤ （化学気相成長
）法により多結晶シリコン又は非晶質シリコン薄膜（４
）を厚さ０．１〜５μＭ程度堆積する。きらに、このシ
リコン薄膜（４）の上に５ｉ０２膜をＣＶＤ法で０．５
〜２μｍ程度形成してキャンピング層（５）とする。こ
のようにして作成した試料（６）又は（７）をゾーンメ
ルト法（図示の例では下側グラファイト・ヒータ（１１
）上に試料（６）又は（７）を配しその上に可動の上側
グラファイト・ストリップ・ヒータ（１２）を配して行
う。その他、ハロゲンランプ、キセノンアークランプを
用いたゾーンメルト法もある）、またはレーザビーム照
射法、電子ビーム照射法（即ちエネルギービーム（１３
）を走査する方法）を用いて、固相アニール又は溶融再
結晶化するものである。
ＯＩ （Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ
）技術の開発が進められている。絶縁基板上に良質なシ
リコン単結晶薄膜を形成する方法としては、従来より第
５図に示すような方法が知られている。即ち絶縁基板と
して石英ガラス基板（１１又は表面に熱酸化による５ｉ
０２層（２）を有したシリコン基板（３）を用い、これ
らの基板（１１又は（３）上にＣＶＤ （化学気相成長
）法により多結晶シリコン又は非晶質シリコン薄膜（４
）を厚さ０．１〜５μＭ程度堆積する。きらに、このシ
リコン薄膜（４）の上に５ｉ０２膜をＣＶＤ法で０．５
〜２μｍ程度形成してキャンピング層（５）とする。こ
のようにして作成した試料（６）又は（７）をゾーンメ
ルト法（図示の例では下側グラファイト・ヒータ（１１
）上に試料（６）又は（７）を配しその上に可動の上側
グラファイト・ストリップ・ヒータ（１２）を配して行
う。その他、ハロゲンランプ、キセノンアークランプを
用いたゾーンメルト法もある）、またはレーザビーム照
射法、電子ビーム照射法（即ちエネルギービーム（１３
）を走査する方法）を用いて、固相アニール又は溶融再
結晶化するものである。
ところで、上述した固相アニールまたは溶融再結晶化後
のシリコン膜は結晶成長して良質な多結晶シリコン膜ま
たは単結晶膜になるが、通常はこれらの過程でシリコン
膜が基板に沿って移動し、集塊（Ａｇｇｌｏｍｅｒａｔ
ｉｏｎ ）を生ずる。この結果、第６図Ａ及びＢに示す
ように、結晶成長したシリコン膜（４）が局所的に集っ
てヒルロック（１５）を生じてＳｉＯ２のキャツピング
層（５）が破壊するに至るか、又は集塊の結果、一部基
板面を露出させてボイド（１６）を作る。
のシリコン膜は結晶成長して良質な多結晶シリコン膜ま
たは単結晶膜になるが、通常はこれらの過程でシリコン
膜が基板に沿って移動し、集塊（Ａｇｇｌｏｍｅｒａｔ
ｉｏｎ ）を生ずる。この結果、第６図Ａ及びＢに示す
ように、結晶成長したシリコン膜（４）が局所的に集っ
てヒルロック（１５）を生じてＳｉＯ２のキャツピング
層（５）が破壊するに至るか、又は集塊の結果、一部基
板面を露出させてボイド（１６）を作る。
この様な集塊を防止するためには、キャッピング層（５
）である５ｉ０２Ｉ！ｉ！の膜質を選びＳｔとのなじみ
のよいような膜質になるように５ｉ０２膜の形成条件を
選択するが、一般にはむずかしい。
）である５ｉ０２Ｉ！ｉ！の膜質を選びＳｔとのなじみ
のよいような膜質になるように５ｉ０２膜の形成条件を
選択するが、一般にはむずかしい。
そこでキャップ層として種々の工夫がなされている（文
献１ ： Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、４０ ｆ２
）、１５ Ｊａｎｕａｒｙ１９Ｂ２１５Ｂ頁〜 １６０
頁、文献２ ： ＩＥＥＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮＤＩ！Ｖ
ＩＣＢ ＬＥＴＴＨＲ３，ＶＯＬ、Ｆ、ＩＩＬ−７，＆
６ 、 ＪｔｌＮＥ １９８６３５６頁〜３５８頁参照
）。例えば上記文献１では第７図に示すように３００人
程鹿のＳｉ３Ｎ４膜（１日）と２μｍ程度の５ｉ０２膜
（１７）からなる２重キャッピング層（１９）番用いる
方法である。しかし、この方法でも完全に集塊を防ぐこ
とは不可能であり、且つ２Ｍキャンピング層（１９）に
対するわずられしさもある。
献１ ： Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ、４０ ｆ２
）、１５ Ｊａｎｕａｒｙ１９Ｂ２１５Ｂ頁〜 １６０
頁、文献２ ： ＩＥＥＥ ＥＬＥＣＴＲＯＮＤＩ！Ｖ
ＩＣＢ ＬＥＴＴＨＲ３，ＶＯＬ、Ｆ、ＩＩＬ−７，＆
６ 、 ＪｔｌＮＥ １９８６３５６頁〜３５８頁参照
）。例えば上記文献１では第７図に示すように３００人
程鹿のＳｉ３Ｎ４膜（１日）と２μｍ程度の５ｉ０２膜
（１７）からなる２重キャッピング層（１９）番用いる
方法である。しかし、この方法でも完全に集塊を防ぐこ
とは不可能であり、且つ２Ｍキャンピング層（１９）に
対するわずられしさもある。
本発明は、上述の点に鑑み、５ｉ０２膜のみをキャツピ
ング層として用いて絶縁体上の半導体薄膜を固相アニー
ルする場合、または溶融再生結晶化する場合に、集塊現
象を抑制することができる単結晶薄膜の形成方法を提供
するものである。
ング層として用いて絶縁体上の半導体薄膜を固相アニー
ルする場合、または溶融再生結晶化する場合に、集塊現
象を抑制することができる単結晶薄膜の形成方法を提供
するものである。
本発明は、絶縁体上に多結晶又は非晶質の半導体薄膜を
形成し、エネルギー照射によって半導体薄膜を再結晶化
させる単結晶薄膜の形成方法において、半導体薄膜上に
キャンピング層となる酸化シリコン膜を形成し、上記再
結晶化の前に酸素雰囲気中または窒素雰囲気中で熱処理
するようになす。
形成し、エネルギー照射によって半導体薄膜を再結晶化
させる単結晶薄膜の形成方法において、半導体薄膜上に
キャンピング層となる酸化シリコン膜を形成し、上記再
結晶化の前に酸素雰囲気中または窒素雰囲気中で熱処理
するようになす。
ここで再結晶化とは、熔融再結晶化によって単結晶半導
体膜とする場合の溶融再結晶化、または固相アニールに
よって結晶粒成長させる過程を経て単結晶半導体膜とす
る場合の結晶粒成長過程を含むものである。エネルギー
照射の手段としては、グラファイト・ストリップ・ヒー
タ、ハロゲンランプ、キセノンアークランプ、レーザビ
ーム、電子ビーム等の加熱手段を用いることができる。
体膜とする場合の溶融再結晶化、または固相アニールに
よって結晶粒成長させる過程を経て単結晶半導体膜とす
る場合の結晶粒成長過程を含むものである。エネルギー
照射の手段としては、グラファイト・ストリップ・ヒー
タ、ハロゲンランプ、キセノンアークランプ、レーザビ
ーム、電子ビーム等の加熱手段を用いることができる。
再結晶化前の熱処理温度としては、半導体薄膜の熔融温
度以下とする。
度以下とする。
半導体薄膜上に酸化シリコン膜を形成し、再結晶化、即
ち溶融再結晶化または固相アニールを行う前に酸素雰囲
気中または窒素雰囲気中で熱処理することにより、半導
体薄膜における集塊現象が抑制され、高品位の単結晶薄
膜が得られる。この理由は、緻密化していない酸化シリ
コン膜を通して酸素原子または窒素原子が、酸化シリコ
ン膜と半導体薄膜の界面に達し、界面で酸化または窒化
が生じて、半導体とのなじみが良くなること即ち、例え
ば溶融再結晶化時に溶融した半導体原子の酸化シリコン
膜に対する濡れが良くなるためである。
ち溶融再結晶化または固相アニールを行う前に酸素雰囲
気中または窒素雰囲気中で熱処理することにより、半導
体薄膜における集塊現象が抑制され、高品位の単結晶薄
膜が得られる。この理由は、緻密化していない酸化シリ
コン膜を通して酸素原子または窒素原子が、酸化シリコ
ン膜と半導体薄膜の界面に達し、界面で酸化または窒化
が生じて、半導体とのなじみが良くなること即ち、例え
ば溶融再結晶化時に溶融した半導体原子の酸化シリコン
膜に対する濡れが良くなるためである。
また熱処理でキャツピング層である酸化シリコン膜自体
も硬くなり、再結晶化の過程での半導体の移動を抑える
効果があるためである。
も硬くなり、再結晶化の過程での半導体の移動を抑える
効果があるためである。
（実施例）
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
実施例１
本例は石英基板上に形成した多結晶シリコン薄膜をグラ
ファイト・ストリップ・ヒータによるゾーンメルト法で
溶融再結晶化して単結晶ｉ膜を形成する際の集塊現象を
除去する場合である。
ファイト・ストリップ・ヒータによるゾーンメルト法で
溶融再結晶化して単結晶ｉ膜を形成する際の集塊現象を
除去する場合である。
先ず、第１図に示すように石英基板（２１）の上にＣＶ
Ｄ法により厚さ ０．５μｍの多結晶シリコン薄膜（２
２）を被着形成し、さらにその上にキャツピング層とし
てＣＶＤ法により （７６０℃、３０分）厚さ１．４μ
ｍのＳ＋０２膜（２３）を被着形成して試料（２４）を
作成する。
Ｄ法により厚さ ０．５μｍの多結晶シリコン薄膜（２
２）を被着形成し、さらにその上にキャツピング層とし
てＣＶＤ法により （７６０℃、３０分）厚さ１．４μ
ｍのＳ＋０２膜（２３）を被着形成して試料（２４）を
作成する。
この試料（２４）をこのままグラファイト・ストリップ
・ヒータによるゾーンメルト法で熔融再結晶化したとき
には、参考写真１の左部分（１）で示すように多くのボ
イド或はヒルロックが発生して実用に供し得ない。
・ヒータによるゾーンメルト法で熔融再結晶化したとき
には、参考写真１の左部分（１）で示すように多くのボ
イド或はヒルロックが発生して実用に供し得ない。
これに対し、本実施例においては、キャツピング層であ
るＳ ｉ０２膜（２３）を、従ってこの場合試料（２４
）を酸素雰囲気中で１０００°Ｃ，２時間のアニール処
理してから、同様にグラファイト・ストリップ・ヒータ
によるゾーンメルト法で多結晶シリコン薄膜（２２）を
溶融再結晶化する。本例では再結晶化するとき、参考写
真１の右部分（ｎ）で示すように集塊現象は全く見られ
ず、良好な単結晶薄膜が形成される。
るＳ ｉ０２膜（２３）を、従ってこの場合試料（２４
）を酸素雰囲気中で１０００°Ｃ，２時間のアニール処
理してから、同様にグラファイト・ストリップ・ヒータ
によるゾーンメルト法で多結晶シリコン薄膜（２２）を
溶融再結晶化する。本例では再結晶化するとき、参考写
真１の右部分（ｎ）で示すように集塊現象は全く見られ
ず、良好な単結晶薄膜が形成される。
アニール温度が１２００℃〜１３００℃であれば、アニ
ール時間は１０分程度で十分であった。また、酸素雰囲
気の他に窒素雰囲気でも同様の効果が認められるが、多
結晶シリコンの膜厚が薄い場合（２０００Å以下）では
窒素雰囲気より酸素雰囲気の方が効果が大きいことが確
められた。
ール時間は１０分程度で十分であった。また、酸素雰囲
気の他に窒素雰囲気でも同様の効果が認められるが、多
結晶シリコンの膜厚が薄い場合（２０００Å以下）では
窒素雰囲気より酸素雰囲気の方が効果が大きいことが確
められた。
ゾーンメルト再結晶化を行う前の酸素雰囲気中または窒
素雰囲気中のアニールが集塊防止に役立つ理由は２つあ
る。まず考えられることは緻密化していないＣＶＤ直後
の５ｔ（ｈ膜（２３）は雰囲気ガスを通すと考えられ、
ＳｉＯ２膜（２３）を通った酸素原子または窒素原子が
５ｉ０２Ｓｉ界面に達し、界面での酸化または窒化を助
長し、Ｓｉとのなじみが良くなることである。即ち、溶
融したＳｉ膜の５ｔＯ２膜に対する濡れが良くなる効果
である。もう一つは、高温でキャツピング層であるＳｉ
Ｏ２膜それ自体が硬くなりキャンピングの効果、即ちゾ
ーンメルト時の熔融Ｓｔの移動を抑える効果がより増大
するためである。
素雰囲気中のアニールが集塊防止に役立つ理由は２つあ
る。まず考えられることは緻密化していないＣＶＤ直後
の５ｔ（ｈ膜（２３）は雰囲気ガスを通すと考えられ、
ＳｉＯ２膜（２３）を通った酸素原子または窒素原子が
５ｉ０２Ｓｉ界面に達し、界面での酸化または窒化を助
長し、Ｓｉとのなじみが良くなることである。即ち、溶
融したＳｉ膜の５ｔＯ２膜に対する濡れが良くなる効果
である。もう一つは、高温でキャツピング層であるＳｉ
Ｏ２膜それ自体が硬くなりキャンピングの効果、即ちゾ
ーンメルト時の熔融Ｓｔの移動を抑える効果がより増大
するためである。
なお、キャンピング層として、プラズマＣＶＤで作った
５ｉＯｚ膜を用いた時は上記効果は少ない。
５ｉＯｚ膜を用いた時は上記効果は少ない。
これはプラズマＣＶＤで作った５ｔ０２の中には水素が
可成り入っており、このため溶融Ｓｔとの濡れが改善さ
れないためではないかと考えられる。
可成り入っており、このため溶融Ｓｔとの濡れが改善さ
れないためではないかと考えられる。
実施例２
本例では、半導体薄膜上のキャンピング層を、半導体薄
膜に接する水素を含まない酸化シリコン膜とその上の水
素を含む酸化シリコン膜との２重構造膜をもって構成す
る。そして、酸素雰囲気中または窒素雰囲気中でアニー
ル温度してから溶融再結または固相結晶成長を行う。水
素を含まない酸化シリコン膜としてはＣＶＤ法による５
ｉ０２膜（熱ＣＶ Ｄ ５ｉ０２膜）、スパッタによる
Ｓ ｉｏ２膜、蒸着による５ｉ０２膜を用いることがで
き、水素を含む酸化シリコン膜としてはプラズマＣＶＤ
法による５ｉ０２膜を用いることができる。水素を含ま
ないＳｉＯ２膜の薄厚は出来るだけ薄く、好ましくは０
．２μ以下とし、その上の水素を含む５ｉ０２膜の薄厚
は半導体薄膜の膜厚以上とする。
膜に接する水素を含まない酸化シリコン膜とその上の水
素を含む酸化シリコン膜との２重構造膜をもって構成す
る。そして、酸素雰囲気中または窒素雰囲気中でアニー
ル温度してから溶融再結または固相結晶成長を行う。水
素を含まない酸化シリコン膜としてはＣＶＤ法による５
ｉ０２膜（熱ＣＶ Ｄ ５ｉ０２膜）、スパッタによる
Ｓ ｉｏ２膜、蒸着による５ｉ０２膜を用いることがで
き、水素を含む酸化シリコン膜としてはプラズマＣＶＤ
法による５ｉ０２膜を用いることができる。水素を含ま
ないＳｉＯ２膜の薄厚は出来るだけ薄く、好ましくは０
．２μ以下とし、その上の水素を含む５ｉ０２膜の薄厚
は半導体薄膜の膜厚以上とする。
半導体薄膜の膜厚が薄くなると、半導体薄膜の界面での
表面エネルギーが高くなり、溶融再結晶化又は固相アニ
ールする過程で半導体薄膜により凝集しやすくなる。こ
のために、半導体のキャップ層である酸化シリコン膜へ
の濡れ性を改善するためには、より多くの酸素原子又は
窒素原子を半導体薄膜と酸化シリコン膜の界面に供給し
なければならない。しかし、実施例１で示したキャップ
層としてＣＶ Ｄ ＳｉＯ２膜のみの場合には、酸素原
子又は窒素原子を通ずとはいうものの、通りにくくアニ
ール時間をかけても十分に供給できない。これに対し、
この実施例２では半導体薄膜に接して薄い水素を含まな
い酸化シリコン膜（例えばＣＶＤＳｉＯ２膜）を被着し
、その上に水素を含む酸化シリコン膜（例えばプラズマ
ＣＶ Ｄ ＳｉＯ２膜）を被着して２重構造膜によるキ
ャンピング層を形成して後、酸素雰囲気中又は窒素雰囲
気中でアニール処理している。このアニール時に水素を
含む酸化シリコン膜では水素が出て多孔性となるため、
酸素原子又は窒素原子がこの多孔性となった酸化シリコ
ン膜を通り、さらに薄い水素を含まない酸化シリコン膜
を通って十分に供給され、半導体薄膜と反応し、熔融再
結晶化または固相アニール時の半導体のキャツピング層
に対する濡れ、なじみが良くなる。又、水素を含む酸化
シリコン膜はキャツピング層のアニールで硬くなり半導
体の基板に沿っての移動を抑える役目をする。これによ
り、熔融再結晶或は固相結晶成長を行うとき、半導体薄
膜が集塊するのを防ぐことができ、特に絶縁基板又は絶
縁層上に０．２μ鋼以下の厚さの薄い単結晶薄膜を作る
ことができる。
表面エネルギーが高くなり、溶融再結晶化又は固相アニ
ールする過程で半導体薄膜により凝集しやすくなる。こ
のために、半導体のキャップ層である酸化シリコン膜へ
の濡れ性を改善するためには、より多くの酸素原子又は
窒素原子を半導体薄膜と酸化シリコン膜の界面に供給し
なければならない。しかし、実施例１で示したキャップ
層としてＣＶ Ｄ ＳｉＯ２膜のみの場合には、酸素原
子又は窒素原子を通ずとはいうものの、通りにくくアニ
ール時間をかけても十分に供給できない。これに対し、
この実施例２では半導体薄膜に接して薄い水素を含まな
い酸化シリコン膜（例えばＣＶＤＳｉＯ２膜）を被着し
、その上に水素を含む酸化シリコン膜（例えばプラズマ
ＣＶ Ｄ ＳｉＯ２膜）を被着して２重構造膜によるキ
ャンピング層を形成して後、酸素雰囲気中又は窒素雰囲
気中でアニール処理している。このアニール時に水素を
含む酸化シリコン膜では水素が出て多孔性となるため、
酸素原子又は窒素原子がこの多孔性となった酸化シリコ
ン膜を通り、さらに薄い水素を含まない酸化シリコン膜
を通って十分に供給され、半導体薄膜と反応し、熔融再
結晶化または固相アニール時の半導体のキャツピング層
に対する濡れ、なじみが良くなる。又、水素を含む酸化
シリコン膜はキャツピング層のアニールで硬くなり半導
体の基板に沿っての移動を抑える役目をする。これによ
り、熔融再結晶或は固相結晶成長を行うとき、半導体薄
膜が集塊するのを防ぐことができ、特に絶縁基板又は絶
縁層上に０．２μ鋼以下の厚さの薄い単結晶薄膜を作る
ことができる。
以下にその実施例を示す。本例は石英基板上に厚み０．
１７μｍのシリコン単結晶薄膜を作る場合である。先ず
、第２図に示すように石英基板（２１）上にＣＶＤ法に
より厚さ０．１７μｍの多結晶シリコン！膜（２２）を
形成し、その上に同様にＣＶＤ法による厚さ０．５μｍ
の５ｉ０２膜（２５）を形成する。
１７μｍのシリコン単結晶薄膜を作る場合である。先ず
、第２図に示すように石英基板（２１）上にＣＶＤ法に
より厚さ０．１７μｍの多結晶シリコン！膜（２２）を
形成し、その上に同様にＣＶＤ法による厚さ０．５μｍ
の５ｉ０２膜（２５）を形成する。
この多結晶シリコン薄膜（２２）とＣＶ Ｄ ５ｉ０２
膜（２５）は同一のＣＶＤ装置で連続的に行うことが出
来る。多結晶シリコン薄膜（２２）は６５０℃、１５分
、 ＳｉＨ４／Ａｒガスを流して堆積し、ＣＶ Ｄ ５
ｔ０２膜（２５）は７６０℃、１２０分かけて堆積する
。次に、ＣＶ Ｄ ５ｉ０２膜（２５）上にさらにプラ
ズマＣＶＤ法によって厚さ １．０μｍのＳｉＯ２膜上
（２６）を６０分かけて形成しく使用ガスは５ｉｔ（４
／Ａｒ＋ Ｎ２０） 、試料（２７）を作成する。ここ
ではＣＶ Ｄ ５ｉ０２膜（２５）とプラズマＣＶ Ｄ
ＳｉＯ２膜（２６）の２Ｍ構造の膜によってキャツピ
ング層が構成される。この試料（２７）を酸素雰囲気中
で１０００℃、 ２００分のアニール処理してから、グ
ラファイト・ストリップ・ヒータによるゾーンメルト法
で多結晶シリコン薄膜（２２）を溶融再結晶化する。参
考写真２の左下部（Ｉ［［）は本例のゾーンメルト後の
再結晶化表面の写真であり、集塊現象が生じていないこ
とがわかる。参考写真２の右上部（ＩＶ）は、比較のた
めのもので多結晶シリコン薄膜（２２）上にキャンピン
グ層としてプラズマＣＶＤ法による５ｉ０２膜（使用ガ
ス１０％ＳｉＨ４／ Ａｒ十Ｎ２０、ＲＦ ＝ ５ Ｗ
／ １０ｃｍφ、Ｔｓ−２６０°Ｃ）のみを厚さ２．０
μ被着した場合の、同じグラファイト・ストリップ・ヒ
ータによるゾーンメルト後の再結晶化表面の写真である
。この場合の多結晶シリコン薄膜は１８０μｍ幅のスト
ライプパターンを有しているが、ストライプの中心部に
集塊している様子がわかる。一般にゾーンメルト法で０
．２μｍ以下の単結晶薄膜（所謂Ｓｏｌ膜）を得ること
ば集塊により不可能であるが、本例ではプラズマＣＶ
Ｄ ５ｉ０２膜（２６）とＣＶ Ｄ ５ｉ０２膜（２５
）の２重構造であるが故に均一な単結晶薄膜が基板全体
で得られた。このように多結晶シリコン薄膜が０．２μ
ｍ以下でも集塊しない理由は、前述したようにプラズマ
ＣＶ Ｄ ５ｉ０２膜（２６）が多孔性で緻密でないた
めに、雰囲気の酸素がプラグ７ ＣＶ Ｄ ５ｉ０２Ｉ
Ｉを通ッテ薄いＣｖＤＳ１０２膜（２５）と多結晶シリ
コン薄ｌ！ｉ！（２２）の界面に達し、熔融シリコンの
５ｉ０２膜への濡れがよくなり、しかもプラズマＣＶ
Ｄ ５ｉ０２膜がアニールで硬化し、半導体の移動を抑
え込む役目を果しているためと考えら１ す れる。この方法で作った厚さ１．０μｍの単結晶薄膜に
ＮチャンネルのＭＯＳ −Ｆ ＥＴを試作した。
膜（２５）は同一のＣＶＤ装置で連続的に行うことが出
来る。多結晶シリコン薄膜（２２）は６５０℃、１５分
、 ＳｉＨ４／Ａｒガスを流して堆積し、ＣＶ Ｄ ５
ｔ０２膜（２５）は７６０℃、１２０分かけて堆積する
。次に、ＣＶ Ｄ ５ｉ０２膜（２５）上にさらにプラ
ズマＣＶＤ法によって厚さ １．０μｍのＳｉＯ２膜上
（２６）を６０分かけて形成しく使用ガスは５ｉｔ（４
／Ａｒ＋ Ｎ２０） 、試料（２７）を作成する。ここ
ではＣＶ Ｄ ５ｉ０２膜（２５）とプラズマＣＶ Ｄ
ＳｉＯ２膜（２６）の２Ｍ構造の膜によってキャツピ
ング層が構成される。この試料（２７）を酸素雰囲気中
で１０００℃、 ２００分のアニール処理してから、グ
ラファイト・ストリップ・ヒータによるゾーンメルト法
で多結晶シリコン薄膜（２２）を溶融再結晶化する。参
考写真２の左下部（Ｉ［［）は本例のゾーンメルト後の
再結晶化表面の写真であり、集塊現象が生じていないこ
とがわかる。参考写真２の右上部（ＩＶ）は、比較のた
めのもので多結晶シリコン薄膜（２２）上にキャンピン
グ層としてプラズマＣＶＤ法による５ｉ０２膜（使用ガ
ス１０％ＳｉＨ４／ Ａｒ十Ｎ２０、ＲＦ ＝ ５ Ｗ
／ １０ｃｍφ、Ｔｓ−２６０°Ｃ）のみを厚さ２．０
μ被着した場合の、同じグラファイト・ストリップ・ヒ
ータによるゾーンメルト後の再結晶化表面の写真である
。この場合の多結晶シリコン薄膜は１８０μｍ幅のスト
ライプパターンを有しているが、ストライプの中心部に
集塊している様子がわかる。一般にゾーンメルト法で０
．２μｍ以下の単結晶薄膜（所謂Ｓｏｌ膜）を得ること
ば集塊により不可能であるが、本例ではプラズマＣＶ
Ｄ ５ｉ０２膜（２６）とＣＶ Ｄ ５ｉ０２膜（２５
）の２重構造であるが故に均一な単結晶薄膜が基板全体
で得られた。このように多結晶シリコン薄膜が０．２μ
ｍ以下でも集塊しない理由は、前述したようにプラズマ
ＣＶ Ｄ ５ｉ０２膜（２６）が多孔性で緻密でないた
めに、雰囲気の酸素がプラグ７ ＣＶ Ｄ ５ｉ０２Ｉ
Ｉを通ッテ薄いＣｖＤＳ１０２膜（２５）と多結晶シリ
コン薄ｌ！ｉ！（２２）の界面に達し、熔融シリコンの
５ｉ０２膜への濡れがよくなり、しかもプラズマＣＶ
Ｄ ５ｉ０２膜がアニールで硬化し、半導体の移動を抑
え込む役目を果しているためと考えら１ す れる。この方法で作った厚さ１．０μｍの単結晶薄膜に
ＮチャンネルのＭＯＳ −Ｆ ＥＴを試作した。
易動度は６００〜７００ａＪ／Ｖ・Ｓ１リーク電流は１
０−” Ａ／μｍと小さい。第３図及び第４図にこのＮ
チャンネＪＬ／ＭＯ３−ＦＥＴ（７）ＩＤ Ｖｏｓ特
性及びＩＯ−Ｖｅ特性の例を示す。
０−” Ａ／μｍと小さい。第３図及び第４図にこのＮ
チャンネＪＬ／ＭＯ３−ＦＥＴ（７）ＩＤ Ｖｏｓ特
性及びＩＯ−Ｖｅ特性の例を示す。
上記各側では、石英基板上に多結晶シリコン薄膜及びキ
ャンピング層である５ｔ０２膜を形成した試料の場合で
あるが、Ｓｔ基板表面の熱酸化によるＳｉＯ２膜上に多
結晶シリコン薄膜及びキャツピング層である５ｉ０２膜
を形成した試料の場合にも同様の効果が得られる。
ャンピング層である５ｔ０２膜を形成した試料の場合で
あるが、Ｓｔ基板表面の熱酸化によるＳｉＯ２膜上に多
結晶シリコン薄膜及びキャツピング層である５ｉ０２膜
を形成した試料の場合にも同様の効果が得られる。
上述の本方法によれば、ＳｉＯ２膜／Ｓｔ薄膜／ＳｉＯ
２膜（熱酸化）又は石英基板構造におけるゾーンメルト
再結晶化において、従来不可能であったシリコン膜の集
塊現象の抑制が可能となるものであり、その結果高品質
の所謂Ｓｏｌ基板を作成することができる。
２膜（熱酸化）又は石英基板構造におけるゾーンメルト
再結晶化において、従来不可能であったシリコン膜の集
塊現象の抑制が可能となるものであり、その結果高品質
の所謂Ｓｏｌ基板を作成することができる。
尚、上側では半導体薄膜としてＳｉを用いたが、Ｓｔ以
外の半導体（例えばＧｅ等）でも同様な効果が期待でき
る。又、上側ではゾーンメルトの場合に適用したが、ゾ
ーンアニールの場合にも適用できる。又、本発明はゾー
ンメルト法だけでなく、一括照射のアニール再結晶化の
場合も適用できる。
外の半導体（例えばＧｅ等）でも同様な効果が期待でき
る。又、上側ではゾーンメルトの場合に適用したが、ゾ
ーンアニールの場合にも適用できる。又、本発明はゾー
ンメルト法だけでなく、一括照射のアニール再結晶化の
場合も適用できる。
本発明によれば、絶縁体上の単結晶薄膜の形成において
、半導体薄膜の表面に５ｔ０２膜を形成し、エネルギー
照射して再結晶化する前に酸素雰囲気中または窒素雰囲
気中で熱処理することにより、５ｔ０２膜と半導体薄膜
との濡れを良くして、再結晶化時の集塊現象を抑制する
ことができる。従って、高品質の単結晶薄膜を形成する
ことができる。
、半導体薄膜の表面に５ｔ０２膜を形成し、エネルギー
照射して再結晶化する前に酸素雰囲気中または窒素雰囲
気中で熱処理することにより、５ｔ０２膜と半導体薄膜
との濡れを良くして、再結晶化時の集塊現象を抑制する
ことができる。従って、高品質の単結晶薄膜を形成する
ことができる。
第１図は本発明の実施例で用いた試料の断面図、第２図
は本発明の他の実施例で用いた試料の断面図、第３図及
び第４図は本発明で得た単結晶薄膜に作成したＭＯＳ
−Ｆ ＥＴの特性図、第５図は従来の単結晶薄膜の形成
方法を示す構成図、第６図Ａ及びＢは再結晶化後の半導
体薄膜の状態を示す要部の平面図及びその断面図、第７
図は従来の２重キャッピング層を設けた試料の断面図で
ある。 ＋１１ （２１）は石英基板、（４）は多結晶シリコン
又は非晶質シリコン薄膜、（５１（２３）は５ｉｏ２膜
、（２２）は多結晶シリコン薄膜、（２５） ハＣＶ
Ｄ ＳｉＯ２膜、（２６）はプラズマＣＶＤ５ｉｏ２１
！’テアル。
は本発明の他の実施例で用いた試料の断面図、第３図及
び第４図は本発明で得た単結晶薄膜に作成したＭＯＳ
−Ｆ ＥＴの特性図、第５図は従来の単結晶薄膜の形成
方法を示す構成図、第６図Ａ及びＢは再結晶化後の半導
体薄膜の状態を示す要部の平面図及びその断面図、第７
図は従来の２重キャッピング層を設けた試料の断面図で
ある。 ＋１１ （２１）は石英基板、（４）は多結晶シリコン
又は非晶質シリコン薄膜、（５１（２３）は５ｉｏ２膜
、（２２）は多結晶シリコン薄膜、（２５） ハＣＶ
Ｄ ＳｉＯ２膜、（２６）はプラズマＣＶＤ５ｉｏ２１
！’テアル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 絶縁体上に半導体薄膜を形成し、エネルギー照射によっ
て該半導体薄膜を再結晶化させる単結晶薄膜の形成方法
において、 上記半導体薄膜上に酸化シリコン膜を形成し、上記再結
晶化の前に酸素雰囲気中又は窒素雰囲気中で熱処理する
ことを特徴とする単結晶薄膜の形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61-220292 | 1986-09-18 | ||
| JP22029286 | 1986-09-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63184319A true JPS63184319A (ja) | 1988-07-29 |
| JP2699329B2 JP2699329B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=16748879
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61241089A Expired - Lifetime JP2699329B2 (ja) | 1986-09-18 | 1986-10-09 | 単結晶薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2699329B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006295097A (ja) * | 2004-06-04 | 2006-10-26 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd | 結晶化方法、薄膜トランジスタの製造方法、被結晶化基板、薄膜トランジスタおよび表示装置 |
| US7943936B2 (en) | 2004-06-04 | 2011-05-17 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co., Ltd. | Crystallizing method, thin-film transistor manufacturing method, thin-film transistor, and display device |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6015915A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-26 | Hitachi Ltd | 半導体基板の製造方法 |
-
1986
- 1986-10-09 JP JP61241089A patent/JP2699329B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6015915A (ja) * | 1983-07-08 | 1985-01-26 | Hitachi Ltd | 半導体基板の製造方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006295097A (ja) * | 2004-06-04 | 2006-10-26 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd | 結晶化方法、薄膜トランジスタの製造方法、被結晶化基板、薄膜トランジスタおよび表示装置 |
| US7943936B2 (en) | 2004-06-04 | 2011-05-17 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co., Ltd. | Crystallizing method, thin-film transistor manufacturing method, thin-film transistor, and display device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2699329B2 (ja) | 1998-01-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |