JPS6379953A - 単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は絶縁物膜上に、単結晶薄膜を製造する場合に適
用して、好結果が得られる製造方法である。

（ロ）従来の技術 一般に、電子素子の集積度、演算速度向上のために絶縁
物膜上に単結晶半導体薄膜の形成が望まれている。その
形成技術の１つに、強力な電子線やレーザ光を絶縁物膜
上の多結晶や非晶質膜に照射し、それらを溶融再結晶化
することによって単結晶半導体薄膜を形成する方法があ
る。この方法は、最も産業化に適した技術として活発に
研究されている。

第２図（ａ）、（ｂ）に、従来の単結晶薄膜の製造方法
を説明する。単結晶基板あるいは単結晶膜（３）上に絶
縁物膜（４）を被着し、種部（１）となる溝を単結晶基
板あるいは単結晶膜（３）が露出するように形成する。

このとき露出部は、絶縁物膜（４）を囲む閉曲線または
単結晶基板あるいは単結晶膜（３）の端部付近まで続く
連続なものである。次いで非晶質あるいは多結晶膜（５
）を被着する。最後に耐熱性物質膜（６）を被着する。

ここで、単結晶基板あるいは単結晶膜（３）は例えば、
単結晶シリコン基板あるいは単結晶シリコン膜、絶縁物
膜（４）は例えば、Ｓ　ｉ　０２膜、非晶質あるいは多
結晶膜（５）は例えば、非晶質あるいは多結晶シリコン
膜、耐熱性物質膜（６）は例えば、Ｓ　ｉ　０２膜であ
る。

次に、例えば種部（１）に対して平行な線状電子線を左
から右へ垂直に走査して、非晶質あるいは多結晶膜（５
）を融解し、種部（１）の効果により種部（１）の右側
の領域（２）を単結晶膜として絶縁物膜（４）上に再同
化させる。しかしこの時、種部（１）の右側の領域（２
）において、再結晶化した非晶質あるいは多結晶膜（５
）が存在しない円形の空洞が多数発生する。これは、絶
縁物膜（４）上で再結晶化された非晶質あるいは多結晶
膜（５）の面積を減少させるばかりではなく、その空洞
の存在により種部以外の領域（２）の再結晶化された非
晶質あるいは多結晶膜（５）中に、結晶亜粒界なとの結
晶欠陥を誘発する。さらに、種部（１）と領域（２）と
の境界に段差が形成されているため、左の領域（２）か
ら種部（１）を越えて右の領域（２）へ金属配線すると
、断線する場合がある。

これらの空洞の発生や配線の断線は、領域（２）におい
て再結晶化された非晶質あるいは多結晶膜（５）中に電
子素子を形成する場合、大きな問題となっている。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点本発明は上記の
空洞の発生を無くし、また種部（１）と領域（２）との
段差を部分的にして配線の断線の問題を解決し、絶縁物
膜上に単結晶薄膜を形成する方法を提供するものである
。

（ニ）　問題点を解決するための手段 第１図（ａ）　、　（ｂ）を用いて本発明を説明すると
、（Ａ）例えば、長方形状に単結晶基板あるいは単結晶
膜（３）が露出した部分すなわち種部（１）が、間隔１
０μｍ以下でかう接触せずに存在するように、例えば減
圧ＣＶＤ法を適用し、絶縁物膜（４）を単結晶基板ある
いは単結晶膜（３）表面上に被着する。

（Ｂ）絶縁物膜（４）を被着後、例えば真空蒸着法を適
用し、非晶質あるいは多結晶膜（５）を全面あるいは部
分的に被着する。

（Ｃ）非晶質あるいは多結晶膜（５）上に、耐熱性物質
膜（６）を例えばスパッタリング法により全面あるいは
部分的に被着する。

（Ｄ）例えば、電子ビームの熱源を用いて、左から右へ
と種部（１）を含む非晶質あるいは多結晶膜（５）を溶
融再結晶化させる。

以上のごとく単結晶薄膜の製造を行なう。ここで、単結
晶基板あるいは単結晶膜（３）は例えば、単結晶シリコ
ン基板あるいは単結晶シリコン膜、絶縁物膜（４）は例
えば、Ｓ　ｉ　０２膜、非晶質あるいは多結晶膜（５）
は例えば、非晶質あるいは多結晶シリコン膜、耐熱性物
質膜（６）は例えば、５ｉ０２膜である。

（ホ）発明の効果 この発明によって、例えば線状電子ビームなどにより一
括して複数個の種部（１）を含む非晶質あるいは多結晶
膜（５）を溶融再結晶化しても、領域（２）の再結晶化
した非晶質あるいは多結晶膜（５）には空洞がほとんど
発生しない。そして、種部（１）の結晶情報を引き継ぎ
、良好にエピタキシャル成長し、絶縁物膜（４）上に単
結晶薄膜が形成される。また種部（１）の段差のない所
に金属配線を行なえば、種部（１）を挟んで存在する両
領域（２）の再結晶化膜中に作製した電子素子間を断線
せずに配線可能となる。

（へ）　他の実施例 尚、本発明は次のようにも実施できる。

（Ａ）第１図（Ｃ）のように、種部（１）になる部分を
単結晶基板あるいは単結晶膜（３）が露出せず、かつ領
域（２）の部分より薄く絶縁物膜（４）を被着し、次い
で非晶質あるいは多結晶膜（５）を全面あるいは部分的
に被着し、次いで耐熱性物質膜（６）を全面あるいは部
分的に被着する。次いで熱源を用いて、種部（１）を含
む非晶質あるいは多結晶膜（５）を溶融再結晶化させる
。

（Ｂ）第１図（ｄ）のように、種部（１）になる部分を
、単結晶基板あるいは単結晶膜（３）が露出せず、かつ
領域（２）の部分より薄く絶縁物膜（４）を被着する。

次いで種部（１）になる部分に絶縁物膜（４）より熱抵
抗の低い物質単体あるいは層状複合物質例えば、タング
ステン（７）を被着し、次いで熱抵抗の低い物質（７）
−ヒに絶縁物膜（４）を被着する。次いで非晶質あるい
は多結晶膜（５）を全面あるいは部分的に被着し、次い
で耐熱性物質膜（６）を全面あるいは部分的に被着する
。次いで熱源を用いて、種部（１）を含む非晶質あるい
は多結晶膜（５）を溶融再結晶化させる ここで、単結晶基板あるいは単結晶膜（３）は例えば、
単結晶シリコン基板あるいは単結晶シリコン膜、絶縁物
膜（４）は例えば、５ｉ０２膜、非晶質あるいは多結晶
膜（５）は例えば、非晶質あるいは多結晶シリコン膜、
耐熱性物質膜（６）は例えば、Ｓ　ｉ　０２膜である。

これらの製造方法でも、種部（１）の構造等で決まる温
度分布により、種部（１）に熱力学上動的に安定な結晶
方位が優先的に生じる。その結果、前述した第１図（ａ
）、　（ｂ）に示した方法と同様な効果が得られ、絶縁
物膜（４）上に良好な単結晶薄膜が形成される。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の詳細な説明するための平面図 第１図（ｂ）は本発明の詳細な説明するための断面図 第１図（Ｃ）は本発明の他の実施例を説明するための断
面図 第１図（ｄ）は本発明の他の実施例を説明するための断
面図 第２図（ａ）は従来の製造方法を説明するための平面図 第２図（ｂ）は従来の製造方法を説明するための断面図 （１）は種部 （２）は種部以外の領域 （３）は単結晶基板あるいは単結晶膜 （４）は絶縁物膜 （５）は非晶質あるいは多結晶膜 （６）は耐熱性物質膜 （７）は絶縁物膜（４）より熱抵抗が低い単体あるいは
層状複合物質

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）（イ）所望の形状に単結晶基板あるいは単結晶膜
   （３）が露出した部分すなわち種部（１）が、間隔１０
   μｍ以下でかつ接触せず存在するように、単結晶基板あ
   るいは 単結晶膜（３）表面上に絶縁物膜（４）を被着する。 （ロ）絶縁物膜（４）を被着後、非晶質あるいは多結晶
   膜（５）を全面あるいは部分的に被着する。 （ハ）非晶質あるいは多結晶膜（５）上に耐熱性物質膜
   （６）を全面あるいは部分的に被着する。 （ニ）熱源により、種部（１）を含む非晶質あるいは多
   結晶膜（５）を全面あるいは部分的に溶融再結晶化させ
   る。 以上の工程を含む単結晶薄膜の製造方法。
2. （２）上記工程（イ）の単結晶基板あるいは単結晶膜（
   ３）の所望の形状をした露出部すなわち種部（１）の所
   に、種部以外の領域（２）の絶縁物膜（４）より薄く絶
   縁物膜（４）を被着し、その部分を種部（１）として形
   成した特許請求の範囲第一項記載の単結晶薄膜の製造方
   法。
3. （３）上記工程（イ）の単結晶基板あるいは単結晶膜（
   ３）の所望の形状をした露出部すなわち種部（１）の所
   を、種部以外の領域（２）の絶縁物膜（４）より薄く絶
   縁物膜（４）を被着し、次いでその薄い絶縁物膜（４）
   上に絶縁物膜（４）より熱抵抗の低い単体あるいは層状
   複合物質膜（７）を被着し、次いで物質膜（７）上に絶
   縁物膜（４）を被着し、その部分を種部（１）として形
   成した特許請求の範囲第一項記載の単結晶薄膜の製造方
   法。