JPS6347256B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明はラテラルエピタキシヤル成長法に関す
るもので、特に非単結晶シリコン層への電子ビー
ム照射を行う際の被覆材に関するものである。

(b) 技術の背景 近年、多層集積回路或いは三次元集積回路を実
現する為の技術として、ラテラルエピタキシヤル
成長が注目されている。

これは、例えば二酸化珪素層上に非晶質シリコ
ン層を被着し、その一箇所から再結晶化を開始し
て全域に及ぼすもので、単結晶化が水平方向に進
行することからラテラルエピタキシヤル成長と呼
ばれている。非単結晶シリコン層は部分的にでは
あるが、順次溶融状態となるので、表面形状が変
化しないように二酸化珪素等の皮膜を被せおくこ
とが行われる。この被覆層はキヤツプと称せられ
る。

非単結晶シリコン層を単結晶化させる為の加熱
手段としては、レーザ光、電子ビーム等を走査的
に照射するのが一般的であるが、棒状の赤外ヒー
タが用いられることもある。

ラテラルエピタキシヤル成長は又、第１図ａに
示すような、選択的に絶縁物を被着した単結晶シ
リコン基板上に実施されることもある。この場
合、新に形成される単結晶層は、単結晶シリコン
１上では基板結晶の結晶方位を受け継ぎ、絶縁物
２上ではそれ迄に成長した単結晶層の結晶方位を
受け継ぐ事になる。このラテラルエピタキシヤル
成長の目的は、第１図ｂに示す構造の集積回路基
板を得ることであり、絶縁物２は二酸化珪素であ
る場合が通常である。

(c) 従来技術と問題点 前記単結晶化にレーザ光を使用する場合は、二
酸化珪素層での吸収が殆ど無いので、二酸化珪素
層をキヤツプに用いても、キヤツプ自身が軟化変
形することはないが、電子ビームを使用する場合
は、電子ビームのエネルギーは二酸化珪素層にも
吸収される為、二酸化珪素層の軟化が起り、基板
表面形状の維持という目的は果されない。

また、非単結晶シリコン層の単結晶化温度に関
しても、シリコン基板上で単結晶化が十分に進む
程度に非単結晶シリコン層の温度を上げると、熱
伝導度の低い二酸化珪素層上では温度が上がり過
ぎて「はがれ」が起り、温度を下げてこの「はが
れ」を避けようとすると、シリコン基板上での温
度上昇が不足となり、非単結晶シリコンが単結晶
化されない事態が起る。

(d) 発明の目的 本発明の目的は、電子ビーム照射による非単結
晶シリコンの単結晶化に於て、基板の表面形状の
維持という目的に適したキヤツプを提供し、更
に、シリコン基板上と二酸化珪素層上での非単結
晶シリコン層の温度上昇の差を減少せしめ、「は
がれ」を避けながら、単結晶化を十分に進行せし
める方法を提供することである。

(e) 発明の構成 本発明のラテラルエピタキシヤル成長法では、
表面領域に選択的に第一の絶縁物層が形成された
単結晶シリコン基板上に、非単結晶シリコン層、
第二の絶縁物層、高融点金属層を順次被着した
後、前記第一の絶縁物層上方の前記高融点金属層
表面に対する電子ビームの照射量を、前記第一の
絶縁物層が形成されない前記単結晶シリコン基板
上方の前記高融点金属層表面に対する電子ビーム
の照射量よりも減少させることによつて、前記非
単結晶シリコン層が単結晶化される。

(f) 発明の実施例 第２図に本発明の一実施例を示す。第１図の場
合と同様に、シリコン基板１の表面に二酸化珪素
層２が選択的に形成されており、それを覆つて多
結晶シリコン層３（厚さ400nｍ）が被着されて
いる。本発明ではさらにその上に50nｍの窒化珪
素層４と40nｍのタングステン層５が被着形成さ
れている。なお、３はアモルフアスシリコンであ
つてもよく、窒化珪素層４は二酸化珪素層であつ
てもよい。更に、５は他の高融点金属、例えばモ
リブデン、白金等、であつてもよい。此等各層の
被着形成は従来技術によつて実施し得るものであ
る。

タングステン層５は、後の工程で多結晶シリコ
ン層が部分的に溶融状態となつたとき、表面形状
が変化するのを防ぐ為のものであり、窒化珪素層
４は該状況に於て多結晶シリコン層３とタングス
テン層５とが反応するのを防ぐ為のものである。
該層４は薄いものであり、表面形状の維持はタン
グステン層に依存することから、二酸化珪素のよ
うに軟化し易い材料も使用可能である。また、タ
ングステン層は、後の電子ビーム照射工程に於て
基板表面が帯電するのを防ぐ役割も果す。

次いで、第２図ｂに示すように、二酸化珪素層
２上の表面領域に、第二の窒化珪素層６（厚さ
50nｍ）が選択的に被着形成される。該窒化珪素
層６は二酸化珪素層２上の多結晶シリコンにたい
する電子ビーム照射量を減衰させる為のものであ
り、他の手段によつて該目的を達成することも本
発明の技術範囲に含まれる。このような処理が施
された基板表面に電子ビーム７を走査的に照射す
る。８は電子銃である。電子ビームの加速電圧
は、前記窒化珪素層４、タングステン層５を透過
して多結晶シリコン層に大部分のエネルギーが吸
収されるように設定される。

電子ビームの照射強度は単結晶シリコン上の多
結晶シリコン層の温度が融点直上となるように制
御される。既述したように、二酸化珪素層上の多
結晶シリコン層は同じ照射条件ではより高温とな
るが、本実施例の如く、窒化珪素層６により適度
に弱められた電子ビーム照射が行われた場合に
は、両者の差は僅かである。従つて、単結晶シリ
コン上で多結晶シリコン層の単結晶化が十分進行
する条件でも、二酸化珪素層上の多結晶シリコン
層の温度が過渡に上昇することはなく、「はがれ」
が起ることもない。

上述の実施例は窒化珪素層層によつて電子ビー
ム照射を弱めたが、この目的に使用される減衰用
材料は基板表面に被着されたものである必要はな
く、適当なマスクを使用して電子ビームを選択的
に減衰してもよい。更に、二酸化珪素層２のパタ
ーンに関する情報を電気的な信号として利用し得
る場合には、電子ビームの電流値を該電気信号に
よつて制御し、所望の照射量を実現することがで
きる。

(g) 発明の効果 以上説明したように本発明によれば、電子ビー
ムの照射によつても軟化変形することのないキヤ
ツプが使用されるので基板表面の平坦性が確保さ
れ、更に二酸化珪素層上で「はがれ」を起すこと
のない、電子ビームを用いたラテラルエピタキシ
ヤル成長を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はラテラルエピタキシヤル成長が行われ
るシリコン基板の形状を示す図、第２図は本発明
を説明する図であつて、図に於て１はシリコン基
板、２は二酸化珪素層、３は非単結晶シリコン
層、４は窒化珪素層、５はタングステン層、６は
第二の窒化珪素層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 表面領域に選択的に第一の絶縁物層が形成さ
   れた単結晶シリコン基板上に、非単結晶シリコン
   層、第二の絶縁物層、高融点金属層を順次被着し
   た後、前記第一の絶縁物層上方の前記高融点金属
   層表面に対する電子ビームの照射量を、前記第一
   の絶縁物層が形成されない前記単結晶シリコン基
   板上方の前記高融点金属層表面に対する電子ビー
   ムの照射量よりも減少させて、前記非単結晶シリ
   コン層を単結晶化することを特徴とするラテラル
   エピタキシヤル成長法。 ２ 前記第一の絶縁物層上の前記高融点金属層表
   面に、第三の絶縁物層を被着することによつて、
   該領域の非単結晶シリコン層に対する電子ビーム
   照射量を減少させることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のラテラルエピタキシヤル成長
   法。