JPS6362894B2 - - Google Patents

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JPS6362894B2
JPS6362894B2 JP58245064A JP24506483A JPS6362894B2 JP S6362894 B2 JPS6362894 B2 JP S6362894B2 JP 58245064 A JP58245064 A JP 58245064A JP 24506483 A JP24506483 A JP 24506483A JP S6362894 B2 JPS6362894 B2 JP S6362894B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体薄膜結晶層の製造方法に係わ
り、特に絶縁体上の半導体薄膜を電子ビーム照射
により溶融再結晶化する半導体薄膜結晶層の製造
方法に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
周知の如く、従来の二次元半導体装置の素子を
微細化してこれを高集積化・高速化するには限界
があり、これを越える手段として最近多層に素子
を形成する、いわゆる三次元半導体装置が提案さ
れている。さらに、これを実現するため、基板
（絶縁膜）上の多結晶或いは非晶質半導体に高エ
ネルギーのレーザビームや電子ビームを照射しな
がら走査して粗大粒の多結晶若しくは単結晶の半
導体薄膜結晶層を形成する方法が種々提案されて
いる。
これらのうち、電子ビームの場合は良く用いら
れている方法を第１図に示す。シリコン基板１１
上に形成されたSiO2膜１２上に非晶質のシリコ
ン層１３を形成し、さらにその上に保護用の
SiO2膜１４を形成した後、高エネルギーの電子
ビームを照射しながら走査して、シリコンを溶融
再結晶化して、単結晶化させる。この時、保護用
のSiO2膜１４を通してシリコン層１３に入射さ
れた電子は、運動エネルギーを失うことによりシ
リコン層１３の温度を上昇させるが、電子は連続
的に入射されるため、シリコン層１３中を拡散し
ながら遠方に逃げていくことになる。
ところが、シリコン層１３の不純物濃度が低い
場合、シリコンの電気抵抗が高く、流れ得る電流
が小さいため、入射された電子がシリコン層１３
を十分拡散してしまわないうちに次の電子が入射
されてシリコン層１３の局部に電子が溜つてく
る。この場合、シリコン基板１１に対して、シリ
コン層１３の電位が下がるため、SiO2膜１２に
大きな電圧が掛かり、SiO2膜１２が絶縁破壊し
てしまう虞れがあつた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、絶縁体上に良質の半導体薄膜
結晶層を形成することができ、三次元半導体装置
の素子形成基板等の実現に好適する半導体薄膜結
晶層の製造方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の骨子は、溶融再結晶化すべき半導体薄
膜中に直接電子ビームを入射しないで、半導体薄
膜を間接的に昇温することにより、下地絶縁膜の
絶縁破壊等の損傷を起こさないで、均一で良質な
半導体薄膜結晶層を製造することにある。
即ち本発明は、絶縁体上に粗大粒の多結晶若し
くは単結晶の半導体薄膜結晶層を形成する方法に
おいて、絶縁体上に多結晶或いは非晶質の半導体
薄膜を形成したのち、この薄膜上に絶縁膜を介し
て金属膜を形成し、次いでこの金属膜上に光の透
過を防止する少なくとも一層の光透過防止膜を形
成し、しかるのち上記光透過防止膜上から電子ビ
ームを照射し前記半導体薄膜を間接的に昇温して
溶融再結晶化するようにした方法である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、金属膜の存在により電子ビー
ムは金属膜中を拡散し該膜を加熱する。このた
め、半導体薄膜の局部に電子が溜ることがなく、
また金属膜はその電気抵抗が極めて小さいので金
属膜の局部に電子が溜る等の不都合もない。従つ
て、下地絶縁膜の絶縁破壊等を未然に防止するこ
とができる。また、光透過防止膜の存在により金
属膜中の熱が黒体輻射により上方に拡散するのを
防止でき、下層の半導体薄膜を十分アニールする
ことができる。従つて、均一で良質の半導体薄膜
結晶層を形成することができ、三次元半導体装置
の素子形成基板として実用上十分な特性を持たせ
ることができる。
〔発明の実施例〕
第２図ａ〜ｃは本発明の一実施例に係わる半導
体薄膜結晶層の製造工程を示す断面図である。ま
ず、第２図ａに示す如く、例えばＰ型（100）面
方位の単結晶シリコン基板２１の表面に絶縁膜と
して約１〔μｍ〕のSiO2膜２２を形成する。ただ
し、シリコン基板２１上には既に所望の素子が周
知の工程を経て形成されているものとする。次い
で、第２図ｂに示す如くSiO2膜２２上に例えば
0.5〔μｍ〕の非晶質シリコン層（半導体薄膜）２
３を被着し、このシリコン層２３上に厚さ0.2〔μ
ｍ〕の保護用SiO2膜２４を被着する。ここまで
の工程は従来と同様であるが、本実施例ではこの
後第２図ｃに示す如くSiO2膜２４上に１〔μｍ〕
のタングステン膜（金属膜）２５及び0.5〔μｍ〕
の光透過防止用Si膜２６を形成する。
次に、上記シリコン基板２１を500〔℃〕にまで
昇温した後、Si膜２６の上から電子ビームを照射
する。ここで、電子ビームとしては連続電子ビー
ムを用い、ビーム加速電圧を10〔KeV〕、タング
ステン膜２５に入射されるビーム電流を２〔mA〕
とした。シリコン基板２１の上部より入射された
電子ビームは第３図ａに示すような到達深度の分
布を持つため、電子はタングステン膜２５の下層
のSiO2膜２４まで到達しないでタングステン膜
２５中で殆ど運動エネルギーを失い、タングステ
ン膜２５の温度を上昇させる。この後、タングス
テン膜２５中を電子が拡散していくがタングステ
ンの電気抵抗が小さいため、タングステン膜２５
の電位は殆ど上昇しない。また、電子はタングス
テン中で殆ど運動エネルギーを失うのでタングス
テンの温度が上昇するが、タングステンは金属で
あるため熱伝導も大きいので、熱の拡散も速い。
また、タングステン膜２５の上に光透過防止膜と
してSi膜２６を被着しているので、黒体輻射によ
る上方への熱の放散が妨げられる。このため、深
さ方向に熱が伝わり易く温度の深さ方向の分布は
第３図ｂに示す如くなり、タングステン膜２５の
下のシリコン層２３が間接的に昇温されて溶融再
結晶化が起り、電子による絶縁破壊等の損傷を受
けないで単結晶化することが可能になつた。
かくして本実施例によれば、タングステン膜２
５に電子ビームを入射しシリコン層２３を間接的
に昇温して再結晶化しているので、シリコン層２
３の電位が下がるのを防止でき、絶縁膜２２の絶
縁破壊を招くことなくシリコン層２３を単結晶化
することができる。このため、太陽電池等の素子
形成基板の製造等に極めて有効である。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるも
のではない。例えば、前記金属膜はタングステン
に限るものではなく、高融点金属であれば望まし
く、さらにその膜厚も適宜変更可能である。ま
た、前記光透過防止膜として、Si膜の代りにSiN
膜を用いてもよい。SiN膜の場合Si膜に比べて黒
体輻射を防止する能力が小さいので、シリコン層
の溶融再結晶化に必要なビームエネルギーは若干
大きくなる。しかし、SiNの融点がSiより高いの
で、より均一な単結晶を得ることが可能となる。
さらに、光透過防止膜としてはSi、SiNに限ら
ず、他の半導体膜や絶縁膜を使用することが可能
である。また、溶融再結晶化すべきシリコン層は
非晶質に限らず、多結晶であつてもよく、さらに
シリコン層の代りに他の半導体薄膜を用いること
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。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来方法を説明するための断面図、第
２図ａ〜ｃは本発明の一実施例方法に係わる半導
体薄膜結晶層の製造工程を示す断面図、第３図
ａ，ｂは上記実施例方法の作用を説明するための
模式図である。 ２１…シリコン基板（半導体基板）、２２，２
４…SiO2膜、２３…シリコン層（半導体薄膜結
晶層）、２５…タングステン膜（金属膜）、２６…
Si膜（光透過防止膜）。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 絶縁体上に多結晶或いは非晶質の半導体薄膜
    を形成する工程と、上記薄膜上に絶縁膜を介して
    金属膜を形成する工程と、上記金属膜上に光の透
    過を防止する少なくとも一層の光透過防止膜を形
    成する工程と、次いで上記光透過防止膜上から前
    記金属膜に電子ビームを入射し前記半導体薄膜を
    間接的に昇温して溶融再結晶化する工程とを含む
    ことを特徴とする半導体薄膜結晶層の製造方法。 ２ 前記光透過防止膜として、半導体膜を用いた
    ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半
    導体薄膜結晶層の製造方法。 ３ 前記光透過防止膜として、絶縁膜を用いたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
    体薄膜結晶層の製造方法。
JP58245064A 1983-12-28 1983-12-28 半導体薄膜結晶層の製造方法 Granted JPS60140717A (ja)

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