JPS62206816A - 半導体結晶層の製造方法 - Google Patents
半導体結晶層の製造方法Info
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- JPS62206816A JPS62206816A JP61048468A JP4846886A JPS62206816A JP S62206816 A JPS62206816 A JP S62206816A JP 61048468 A JP61048468 A JP 61048468A JP 4846886 A JP4846886 A JP 4846886A JP S62206816 A JPS62206816 A JP S62206816A
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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]
この発明は半導体結晶層の製造方法、特に半導体単結晶
の一生面上に厚い絶縁物層を形成した基体上に多結晶ま
たは非晶質の半導体層を形成し、この半導体層を連続発
振のレーザ光で走査しながら溶融させることにより下地
半導体単結晶を種として半導体単結晶層を前記絶縁物層
上に製造する方法に関する。
の一生面上に厚い絶縁物層を形成した基体上に多結晶ま
たは非晶質の半導体層を形成し、この半導体層を連続発
振のレーザ光で走査しながら溶融させることにより下地
半導体単結晶を種として半導体単結晶層を前記絶縁物層
上に製造する方法に関する。
[従来の技術]
第3図は従来の、絶縁物層上へ半導体単結晶膜を製造す
る方法の概略工程を示す図である。第3図において、(
1001而1001)面またはその等価な結晶面)を主
面とする単結晶シリコン基板(以下、単にシリコン基板
と称する)11と、シリコン基板11の一生面上に形成
された二酸化シリコン膜からなる比較的厚い酸化111
2と、酸化[112上に化学的気相成長法(以下、CV
D法と称する)により形成された多結晶シリコン層13
とからなる構造が単結晶膜製造における基体として用い
られる。この多結晶シリコン層13上にレーザ光15を
矢印X方向に照射しながら走査して多結晶シリコン膜1
3を溶融、再結晶化させることによりシリコン基板11
の主面の面方位をなぞって単結晶化された単結晶シリコ
ン層14が形成される。
る方法の概略工程を示す図である。第3図において、(
1001而1001)面またはその等価な結晶面)を主
面とする単結晶シリコン基板(以下、単にシリコン基板
と称する)11と、シリコン基板11の一生面上に形成
された二酸化シリコン膜からなる比較的厚い酸化111
2と、酸化[112上に化学的気相成長法(以下、CV
D法と称する)により形成された多結晶シリコン層13
とからなる構造が単結晶膜製造における基体として用い
られる。この多結晶シリコン層13上にレーザ光15を
矢印X方向に照射しながら走査して多結晶シリコン膜1
3を溶融、再結晶化させることによりシリコン基板11
の主面の面方位をなぞって単結晶化された単結晶シリコ
ン層14が形成される。
第4八図ないし第4D図は従来の単結晶膜製造工程にお
いて基体として用いられる半導体装置の製造工程を示す
断面図である。以下、第4八図ないし第4D図を参照し
て基体として用いられる半導体装置の製造方法について
説明する。
いて基体として用いられる半導体装置の製造工程を示す
断面図である。以下、第4八図ないし第4D図を参照し
て基体として用いられる半導体装置の製造方法について
説明する。
第4A図において、まず(100)面を主面とするシリ
コン基板11を950℃の酸化雰囲気にさらし、その主
面上に膜厚500Aの熱酸化1121を形成し、次にC
VD法を用いて窒化シリコン1122を膜厚1000A
程度に形成する。
コン基板11を950℃の酸化雰囲気にさらし、その主
面上に膜厚500Aの熱酸化1121を形成し、次にC
VD法を用いて窒化シリコン1122を膜厚1000A
程度に形成する。
第4B図において、写真製版およびエツチング法を用い
て窒化シリコン1122を、シリコン基板11上の開口
部に°あたる部分のみ残して他の部分の窒化シリコン膜
を除去する。
て窒化シリコン1122を、シリコン基板11上の開口
部に°あたる部分のみ残して他の部分の窒化シリコン膜
を除去する。
第4C図において、バターニングされた窒化シリコンg
122をマスクとして、露出した酸化11121を除去
し、さらにシリコン基板11の表面を5000A程度エ
ツチングして取去る。次にこのシリコン基板11を95
0℃の酸化雰囲気中に長時酸化膜21を除去し、CV
D’法を用いて多結晶シリコン層13を7000A程度
の膜厚に成長させる。これにより、(100)面を主面
とするシリコン基板11とシリコン基板11上に形成さ
れ、少なくともその一部分に下地シリコン基板に達する
開口部23を有する厚い酸化111112と、開口部2
3および酸化膜12上に形成された多結晶シリコン層1
3とからなる基体が形成される。
122をマスクとして、露出した酸化11121を除去
し、さらにシリコン基板11の表面を5000A程度エ
ツチングして取去る。次にこのシリコン基板11を95
0℃の酸化雰囲気中に長時酸化膜21を除去し、CV
D’法を用いて多結晶シリコン層13を7000A程度
の膜厚に成長させる。これにより、(100)面を主面
とするシリコン基板11とシリコン基板11上に形成さ
れ、少なくともその一部分に下地シリコン基板に達する
開口部23を有する厚い酸化111112と、開口部2
3および酸化膜12上に形成された多結晶シリコン層1
3とからなる基体が形成される。
次に第3図を参照して、第4八図ないし第4D図に示さ
れる工程によって形成された基体を用いて酸化膜(絶縁
膜)上に単結晶シリコン層を形成する方法について説明
する。
れる工程によって形成された基体を用いて酸化膜(絶縁
膜)上に単結晶シリコン層を形成する方法について説明
する。
第3図に示されるように、開口部23上の多結晶シリコ
ン!1113をレーザ光15の照射によって溶融させ、
さらにその溶融を開口部23下のシリコン基板11の表
面まで及ばせることにより、固化、再結晶の際に下地シ
リコン!!仮単結晶を種としたエピタキシャル成長が生
じ、多結晶シリコン層13が単結晶化する。したがって
、多結晶シリコン1il13に対してレーザ光15を第
3図の矢印ることができる。
ン!1113をレーザ光15の照射によって溶融させ、
さらにその溶融を開口部23下のシリコン基板11の表
面まで及ばせることにより、固化、再結晶の際に下地シ
リコン!!仮単結晶を種としたエピタキシャル成長が生
じ、多結晶シリコン層13が単結晶化する。したがって
、多結晶シリコン1il13に対してレーザ光15を第
3図の矢印ることができる。
[発明が解決しようとする問題点コ
第5A図および第5B図は多結晶シリコン層を溶融させ
るために用いられるレーザ光のパワー分布および多結晶
シリコン溶融時の固液界面および結晶成長方向を示す図
であり、第5A図はレーザ光のパワー分布を示し、第5
B図は多結晶シリコン層の結晶成長方向を示す図である
。
るために用いられるレーザ光のパワー分布および多結晶
シリコン溶融時の固液界面および結晶成長方向を示す図
であり、第5A図はレーザ光のパワー分布を示し、第5
B図は多結晶シリコン層の結晶成長方向を示す図である
。
多結晶シリコン層13を溶融させるために用いられるレ
ーザ光15のパワー分布は第5A図に示されるように、
ビーム中心部で高く周jv部で低いいわゆるがウス型分
布をしているため、多結晶シリコンが溶融して次に再結
晶化する場合、低温の溶融部周辺から固化が始まり、高
温の溶融部中心部へ向かって結晶成長していくため、第
5B図に示されるように、周辺部の雑多な結晶核からの
結晶成長が固液界面32へ向かって生じる。この結果、
その結晶成長方向33が一定せず、シリコン堕板11の
主面の面方位を拾ったエピタキシャル結晶成長が阻害さ
れるため、上述の従来の方法で形成し、多結晶シリコン
層13内にレー・ザ光照射時に周期的な横方向(レーザ
光走査方向に対し)温度分布を生じせしめてエピタキシ
ャル結晶成長の距離を延ばす工夫がなされている。
ーザ光15のパワー分布は第5A図に示されるように、
ビーム中心部で高く周jv部で低いいわゆるがウス型分
布をしているため、多結晶シリコンが溶融して次に再結
晶化する場合、低温の溶融部周辺から固化が始まり、高
温の溶融部中心部へ向かって結晶成長していくため、第
5B図に示されるように、周辺部の雑多な結晶核からの
結晶成長が固液界面32へ向かって生じる。この結果、
その結晶成長方向33が一定せず、シリコン堕板11の
主面の面方位を拾ったエピタキシャル結晶成長が阻害さ
れるため、上述の従来の方法で形成し、多結晶シリコン
層13内にレー・ザ光照射時に周期的な横方向(レーザ
光走査方向に対し)温度分布を生じせしめてエピタキシ
ャル結晶成長の距離を延ばす工夫がなされている。
第6八図ないし第6C図は多結晶シリコン層上にストラ
イプ状に反射防止膜を形成しエピタキシせル結晶成長距
離を増大させる方法を説明するための図であり、たとえ
ば特開昭59−108313号公報に開示されている。
イプ状に反射防止膜を形成しエピタキシせル結晶成長距
離を増大させる方法を説明するための図であり、たとえ
ば特開昭59−108313号公報に開示されている。
第6A図は基体として用いられる半導体装置の平面配置
を示し、第6B図は第6A図の線I−1線に沿った断面
構造およびレーザ光走査方向を示し、第6C図は第6A
図のm−nmに沿った断面構造を示す図である。
を示し、第6B図は第6A図の線I−1線に沿った断面
構造およびレーザ光走査方向を示し、第6C図は第6A
図のm−nmに沿った断面構造を示す図である。
第6A図において、その長さ方向が<110>方向また
はその等価な方向に延びるストライプ状の反射防止11
41が多結晶シリコン層上に形成される。この反射防止
膜41はこの領域においてレーザ光の反射を防止し、反
射防止膜41が形成されている領域下部の多結晶シリコ
ン層の濃度を反射防止1141が形成されていない領域
の多結晶シリコン層の温度より高くする機能を有する。
はその等価な方向に延びるストライプ状の反射防止11
41が多結晶シリコン層上に形成される。この反射防止
膜41はこの領域においてレーザ光の反射を防止し、反
射防止膜41が形成されている領域下部の多結晶シリコ
ン層の濃度を反射防止1141が形成されていない領域
の多結晶シリコン層の温度より高くする機能を有する。
このような反射防止!141を設けることにより、第7
A図に示されるような周期的な温度分布をレーザ光照射
時に多結晶シリコン層内に形成することができる。ここ
で、第7A図において、横軸は多結晶゛シリコン膜内の
位置を示し、縦軸はレーザ光照射9時の温度を示す。
A図に示されるような周期的な温度分布をレーザ光照射
時に多結晶シリコン層内に形成することができる。ここ
で、第7A図において、横軸は多結晶゛シリコン膜内の
位置を示し、縦軸はレーザ光照射9時の温度を示す。
このようなストライプ状の反射防止111141を設け
、反射防止1141のストライブの長さ方向に沿ってレ
ーザ光15を矢印X方向に沿って走査しながら照射する
と、多結晶シリコン層内に周期的な横方向(レーザ光を
走査方向に対して)の温度分布が形成されるため、第7
B図に示されるように、その結晶成長方向33は反射防
止1141が形成されていない領域の中心部から反射防
止膜41が形成されているfa域の多結晶シリコン層へ
向かう方向となる。反射防止1141は開口部23上に
まで達しているため、開口部23下部の下地基板単結晶
を種とするエピタキシャル成長が絶縁m12上の温度の
低い多結晶シリコン層へと開口部23から連続して生じ
る。4したがって、絶縁11112上の再結晶化シリコ
ン届の成長は、開口部23からの下地シリコンU板11
の面方位を拾ったエピタキシャル結晶成長のみが生じる
ことになり、その結晶成長方向が一定(−力方向)とな
り、その串結8成長距離を長くすることができる。
、反射防止1141のストライブの長さ方向に沿ってレ
ーザ光15を矢印X方向に沿って走査しながら照射する
と、多結晶シリコン層内に周期的な横方向(レーザ光を
走査方向に対して)の温度分布が形成されるため、第7
B図に示されるように、その結晶成長方向33は反射防
止1141が形成されていない領域の中心部から反射防
止膜41が形成されているfa域の多結晶シリコン層へ
向かう方向となる。反射防止1141は開口部23上に
まで達しているため、開口部23下部の下地基板単結晶
を種とするエピタキシャル成長が絶縁m12上の温度の
低い多結晶シリコン層へと開口部23から連続して生じ
る。4したがって、絶縁11112上の再結晶化シリコ
ン届の成長は、開口部23からの下地シリコンU板11
の面方位を拾ったエピタキシャル結晶成長のみが生じる
ことになり、その結晶成長方向が一定(−力方向)とな
り、その串結8成長距離を長くすることができる。
しかしこの場合においても、レーザ光15の走成長距離
は開口部23端部から200μl程度に制限される。
は開口部23端部から200μl程度に制限される。
この原因は従来のシリコン単結晶基板に用いられるシリ
コンウェハにおいては1位置検出用のオリエンテーショ
ンフラット面が(110)面に設定されているため、ウ
ェハ上に形成されるあらゆるパターン(チップの配列方
向、チップ上に形成される回路素子のパターン等)がこ
のオリエンテーションフラット面とシリコンウェハどの
交線方向<110>方向またはその等価な方向に平行ま
たは垂直方向に設定されるため1反射防止1141のス
トライプの長さ方向も<110>方向またはその等価な
方向に平行に設定される。したがって、<iio>方向
またはこれと等価な方向にレーザ光15を走査した場合
の結晶成長方向はレーザ光15の走査方向<110>方
向またはそれに近い方向となり、この方向の結晶固有の
結晶成長速度に律速されるため、この固有の結晶成長速
度より速い走査速度でレーザ光を走査し、多結晶シリコ
ン層の再結晶化を行なった場合、単結晶成長速度点を解
消し、速いレーザ光の走査速度でも結晶欠陥を発生させ
ることなく単結晶成長させることができ、高品質かつ大
面積の単結晶半導体層を得ることのできる半導体結晶層
の製造方法を提供することである。
コンウェハにおいては1位置検出用のオリエンテーショ
ンフラット面が(110)面に設定されているため、ウ
ェハ上に形成されるあらゆるパターン(チップの配列方
向、チップ上に形成される回路素子のパターン等)がこ
のオリエンテーションフラット面とシリコンウェハどの
交線方向<110>方向またはその等価な方向に平行ま
たは垂直方向に設定されるため1反射防止1141のス
トライプの長さ方向も<110>方向またはその等価な
方向に平行に設定される。したがって、<iio>方向
またはこれと等価な方向にレーザ光15を走査した場合
の結晶成長方向はレーザ光15の走査方向<110>方
向またはそれに近い方向となり、この方向の結晶固有の
結晶成長速度に律速されるため、この固有の結晶成長速
度より速い走査速度でレーザ光を走査し、多結晶シリコ
ン層の再結晶化を行なった場合、単結晶成長速度点を解
消し、速いレーザ光の走査速度でも結晶欠陥を発生させ
ることなく単結晶成長させることができ、高品質かつ大
面積の単結晶半導体層を得ることのできる半導体結晶層
の製造方法を提供することである。
E問題点を解決するための手段]
この発明による半導体結晶層の製造方法は、(001)
面またはその等価な結晶面を主面とする半導体単結晶ウ
ェハに形成されてウェハ上の素子の配列方向を規定する
オリエンテーションフラット面と基板主面との交線の方
向を<110>方向またはその等価な方向と30″ない
し45″の範囲の角度の方向に設定し、このオリエンテ
ーションフラット面と主面との交線と平行または垂直な
方向にストライプ状の反射膜または反射防止膜を多結晶
または非晶質シリコン上に周期的に形成し、さらに<1
10>方向またはその等価な方向と±106の範囲の角
度をなす方向にアルゴンレーザ光を走査しながら照射す
るようにしたものである。
面またはその等価な結晶面を主面とする半導体単結晶ウ
ェハに形成されてウェハ上の素子の配列方向を規定する
オリエンテーションフラット面と基板主面との交線の方
向を<110>方向またはその等価な方向と30″ない
し45″の範囲の角度の方向に設定し、このオリエンテ
ーションフラット面と主面との交線と平行または垂直な
方向にストライプ状の反射膜または反射防止膜を多結晶
または非晶質シリコン上に周期的に形成し、さらに<1
10>方向またはその等価な方向と±106の範囲の角
度をなす方向にアルゴンレーザ光を走査しながら照射す
るようにしたものである。
)“方向と結晶成長方向を一致させることができ、かつ
、この反射防止膜または反射膜により形成される多結晶
シリコン内の温度分布により単結晶エピタキシャル成長
方向を最も速く結晶成長が生じる結晶方位に向わせるこ
とができ、かつストライプの長さ方向と異なる方向にア
ルゴンレーザ光が走査されるため、速い走査速度のアル
ゴンレーザ光を用いても所望の成長方向への走査速度成
分は等価的に遅くなり、かつざらに1回のレーザ光走査
により結晶が成長する領域は細かく区切られた小領域内
となるため、多結晶シリコン膜が溶融、再結晶化する際
に多結晶シリコン膜と下地絶縁層と熱膨張率の差により
その界面に発生する歪による結晶欠陥を抑制することが
できる。
、この反射防止膜または反射膜により形成される多結晶
シリコン内の温度分布により単結晶エピタキシャル成長
方向を最も速く結晶成長が生じる結晶方位に向わせるこ
とができ、かつストライプの長さ方向と異なる方向にア
ルゴンレーザ光が走査されるため、速い走査速度のアル
ゴンレーザ光を用いても所望の成長方向への走査速度成
分は等価的に遅くなり、かつざらに1回のレーザ光走査
により結晶が成長する領域は細かく区切られた小領域内
となるため、多結晶シリコン膜が溶融、再結晶化する際
に多結晶シリコン膜と下地絶縁層と熱膨張率の差により
その界面に発生する歪による結晶欠陥を抑制することが
できる。
[発明の実施例]
以下にこの発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第1八図ないし第1D図はこの発明の一実施例において
基体として用いられる半導体装置の概略構成を示す図で
あり、第1A図はこの発明において用いられる半導体ウ
ェハの一例の構成を示す平)〕′ を示す図であり、第1D図は第1B図のI[−ff線に
沿った断面構造を示す図である。以下、第1八図ないし
第1D図を参照してこの発明の一実施例においで基体と
して用いられる半導体装!の構成について説明する。
基体として用いられる半導体装置の概略構成を示す図で
あり、第1A図はこの発明において用いられる半導体ウ
ェハの一例の構成を示す平)〕′ を示す図であり、第1D図は第1B図のI[−ff線に
沿った断面構造を示す図である。以下、第1八図ないし
第1D図を参照してこの発明の一実施例においで基体と
して用いられる半導体装!の構成について説明する。
第1A図において、この発明の一実施例である結晶膜!
Pl造方法において基体として用いられる半導体ウェハ
50は、その主面を(001)面またはその等価な結晶
面(以下、単に(001)面と称す)とし、かつ方位検
出用のオリエンテーションフラット面60が(510)
面に設定される。
Pl造方法において基体として用いられる半導体ウェハ
50は、その主面を(001)面またはその等価な結晶
面(以下、単に(001)面と称す)とし、かつ方位検
出用のオリエンテーションフラット面60が(510)
面に設定される。
このシリコン半導体ウェハ50上にチップ51が、その
短辺または長辺がオリエンテーションフラット面60と
平行となるように配列される。次に第1B図ないし第1
D図を参照して個々の半導体チップの構成について説明
する。
短辺または長辺がオリエンテーションフラット面60と
平行となるように配列される。次に第1B図ないし第1
D図を参照して個々の半導体チップの構成について説明
する。
チップ領域51は、開口部57によりその領域が規定さ
れる(001)面を主面とするシリコン単結晶4板52
と、シリコン串結晶塁板52上に間口部57を有して形
成される二酸化シリコンである絶11層53と、絶縁層
538よび開口部57上に形成されろ溶融されるべき多
結晶シリコン層54と、多結晶シリコン層54上に形成
され、アルゴンレーザ光に対し反射防止膜となる11厚
2500Aの二酸化シリコン層を55と、二酸化シリコ
ン層55上にその長さ方向が<510>方向に設定され
るストライブ状のシリコン窒化膜56とから構成される
。ストライブ状のシリコン窒化膜56のストライプの長
さ方向はオリエンテーションフラット面60と垂直また
は平行な方向すなわち<510>方向に設定され、かつ
その摸厚は550Aであり、幅10μm1間隔5μIに
設定され、反射防止膜どなる二酸化シリコン層55のレ
ーザ光に対する反射率を周期的に変化させ、多結晶シリ
コン層54内にレーザ光照剤時に所2の温度分布を与え
る。反射防止膜となる二酸化シリコン層50の条件は波
長λ−5145Aの連続発振アルゴンレーザ光に対して
設定され、アルゴンレーザ光をほぼ100%透過させる
。したがっぞ上述の構成においては、ストライブ状のシ
リコン窒化!!I56が形成されているmT11の下の
多結晶シリコン層は、シリコン窒化膜56が形成されて
いない領域の下部の多結晶シリコン層の温度よりも低く
なり、第7A図に示される温度分布をレーザ光照射時に
多結晶シリコン層54内に形成する。チップの配列方向
はオリエンテーションフラット面601、:規定される
。
れる(001)面を主面とするシリコン単結晶4板52
と、シリコン串結晶塁板52上に間口部57を有して形
成される二酸化シリコンである絶11層53と、絶縁層
538よび開口部57上に形成されろ溶融されるべき多
結晶シリコン層54と、多結晶シリコン層54上に形成
され、アルゴンレーザ光に対し反射防止膜となる11厚
2500Aの二酸化シリコン層を55と、二酸化シリコ
ン層55上にその長さ方向が<510>方向に設定され
るストライブ状のシリコン窒化膜56とから構成される
。ストライブ状のシリコン窒化膜56のストライプの長
さ方向はオリエンテーションフラット面60と垂直また
は平行な方向すなわち<510>方向に設定され、かつ
その摸厚は550Aであり、幅10μm1間隔5μIに
設定され、反射防止膜どなる二酸化シリコン層55のレ
ーザ光に対する反射率を周期的に変化させ、多結晶シリ
コン層54内にレーザ光照剤時に所2の温度分布を与え
る。反射防止膜となる二酸化シリコン層50の条件は波
長λ−5145Aの連続発振アルゴンレーザ光に対して
設定され、アルゴンレーザ光をほぼ100%透過させる
。したがっぞ上述の構成においては、ストライブ状のシ
リコン窒化!!I56が形成されているmT11の下の
多結晶シリコン層は、シリコン窒化膜56が形成されて
いない領域の下部の多結晶シリコン層の温度よりも低く
なり、第7A図に示される温度分布をレーザ光照射時に
多結晶シリコン層54内に形成する。チップの配列方向
はオリエンテーションフラット面601、:規定される
。
第2八図ないし第2C図はこの発明の一実施例まず第2
A図において、アルゴンレーザ光はく110〉方向に走
査される。このとき二酸化シリコン嘆55どシリコン窒
化膜56からなる反射防止膜によりアルゴンレーザ光に
対する反射率が周期的に変化するため、アルゴンレーザ
光照射時のレーザ光を吸収した多結晶シリコン層内の温
度分布は第7A図に示されるごとくシリコン窒化膜56
が設けられている領域下部の多結晶シリコン層の温度が
低く、シリコン窒化膜56が設けられていないfn 1
11下部の多結晶シリコン層の温度が高くなる。またこ
のときの温度分布は第2A図の上部にも位置合わせして
示されている。この結果、上述の条件で反射防止膜が形
成されている場合、レーザ光照射領域における固液界面
70はアルゴンレーザ光の走査方向とは異なり、第2A
図に示されるように鋸歯状となるが主たる方向がく21
0〉方向または<211>方向となる。このとき溶融領
域は固化の際、開口部57を通じて下地の単結晶シリコ
ン掻板を種結晶としてエピタキシャル成長する(矢印7
1)。すなわち、アルゴンレーザ光のビーム径100μ
m程度の溶融幅でアルゴンレーザ光が走査速度250I
l/秒で走査2照射された際、多結晶シリコン層が溶融
、再結晶化する際、レーザ光の走査速度、方向とはほぼ
関係なく<210>方向または<211>方向にその結
畠面固有の結晶成長速度で矢印71方向に単結晶エピタ
キシャル成長する。
A図において、アルゴンレーザ光はく110〉方向に走
査される。このとき二酸化シリコン嘆55どシリコン窒
化膜56からなる反射防止膜によりアルゴンレーザ光に
対する反射率が周期的に変化するため、アルゴンレーザ
光照射時のレーザ光を吸収した多結晶シリコン層内の温
度分布は第7A図に示されるごとくシリコン窒化膜56
が設けられている領域下部の多結晶シリコン層の温度が
低く、シリコン窒化膜56が設けられていないfn 1
11下部の多結晶シリコン層の温度が高くなる。またこ
のときの温度分布は第2A図の上部にも位置合わせして
示されている。この結果、上述の条件で反射防止膜が形
成されている場合、レーザ光照射領域における固液界面
70はアルゴンレーザ光の走査方向とは異なり、第2A
図に示されるように鋸歯状となるが主たる方向がく21
0〉方向または<211>方向となる。このとき溶融領
域は固化の際、開口部57を通じて下地の単結晶シリコ
ン掻板を種結晶としてエピタキシャル成長する(矢印7
1)。すなわち、アルゴンレーザ光のビーム径100μ
m程度の溶融幅でアルゴンレーザ光が走査速度250I
l/秒で走査2照射された際、多結晶シリコン層が溶融
、再結晶化する際、レーザ光の走査速度、方向とはほぼ
関係なく<210>方向または<211>方向にその結
畠面固有の結晶成長速度で矢印71方向に単結晶エピタ
キシャル成長する。
2回目のレーザ光の走査について第2B図を参照して説
明する。1回目のアルゴンレーザ光の走査が済むと、ア
ルゴンレーザ光を走査方向と垂直な方向に30μm程度
移動させた侵再びく110〉方向に照射走査する。2回
目のレーザ光による溶融ffJI域は前回のレーザ光の
走査により溶融された領域にまで達することになり、開
口部57に通じている箇所では開口部57を通じて下地
単結晶基板を種としたエピタキシャル成長が矢印71方
向に生じ、かつ1回目のレーザ光走査により単結晶成長
した領域に隣接する領域ではその単結晶成長領域を種結
晶としたエピタキシャル成長が生じる。
明する。1回目のアルゴンレーザ光の走査が済むと、ア
ルゴンレーザ光を走査方向と垂直な方向に30μm程度
移動させた侵再びく110〉方向に照射走査する。2回
目のレーザ光による溶融ffJI域は前回のレーザ光の
走査により溶融された領域にまで達することになり、開
口部57に通じている箇所では開口部57を通じて下地
単結晶基板を種としたエピタキシャル成長が矢印71方
向に生じ、かつ1回目のレーザ光走査により単結晶成長
した領域に隣接する領域ではその単結晶成長領域を種結
晶としたエピタキシャル成長が生じる。
第2C図において3回目のアルゴンレーザ光走査が行な
われる。この場合も、2回目゛のレーザ光走査と同様に
して、下地単結晶基板を種としたエピタキシャル成長お
よび前回のレーザ光走査によτ り単結晶成長したflA域を種結晶としたエピタキシャ
ル成長が生じ単結晶成長領域がさらに長くなる。
われる。この場合も、2回目゛のレーザ光走査と同様に
して、下地単結晶基板を種としたエピタキシャル成長お
よび前回のレーザ光走査によτ り単結晶成長したflA域を種結晶としたエピタキシャ
ル成長が生じ単結晶成長領域がさらに長くなる。
、重下、このレーザ光走査を繰返すことによりウェハ上
の多結晶シリコン層を単結晶化させる。このとき、1回
のレーザ光走査により単結晶成長する距離はレーザ光走
査方向と異なるため、せいぜい4oないし50μm程度
である。つまり1回の結晶成長距離はストライブの長さ
方向に沿って固液界面と前回の固液界面との間の小領域
でその結晶面固有の結晶3!!度で生じろため、アルゴ
ンレーザ光の走査速度は25cm、/秒と速いが、甲結
晶成長そのものはごく細かく区切られた領域内(そのと
きの固液界面と前回のレーザ光照射による固液界面どの
間の領域)内でその結晶面固有の結晶成長速度で生じる
。したがって、結果的にレーザ光の走査速度の結晶成長
方向成分は小さくなり、結晶欠陥(積1欠陥等)のない
極めて高品質な単結晶層を大面積にわたって得ることが
できる。また1回のレーザ光走査による単結晶成長距離
は40ないし50μIIl程度と小さいため、単結晶シ
リコン層と下地の絶縁層との熱膨張率の差による歪が発
生することもないので高品質な単結晶層が得られる。し
かもアルゴンレーザ光の走査速度は25ないし30 c
m/秒と比較的速いので、ウェハ全体にわたって短時間
で単結晶層を形成することができる。
の多結晶シリコン層を単結晶化させる。このとき、1回
のレーザ光走査により単結晶成長する距離はレーザ光走
査方向と異なるため、せいぜい4oないし50μm程度
である。つまり1回の結晶成長距離はストライブの長さ
方向に沿って固液界面と前回の固液界面との間の小領域
でその結晶面固有の結晶3!!度で生じろため、アルゴ
ンレーザ光の走査速度は25cm、/秒と速いが、甲結
晶成長そのものはごく細かく区切られた領域内(そのと
きの固液界面と前回のレーザ光照射による固液界面どの
間の領域)内でその結晶面固有の結晶成長速度で生じる
。したがって、結果的にレーザ光の走査速度の結晶成長
方向成分は小さくなり、結晶欠陥(積1欠陥等)のない
極めて高品質な単結晶層を大面積にわたって得ることが
できる。また1回のレーザ光走査による単結晶成長距離
は40ないし50μIIl程度と小さいため、単結晶シ
リコン層と下地の絶縁層との熱膨張率の差による歪が発
生することもないので高品質な単結晶層が得られる。し
かもアルゴンレーザ光の走査速度は25ないし30 c
m/秒と比較的速いので、ウェハ全体にわたって短時間
で単結晶層を形成することができる。
なお、上記実施例においては、反射防止膜としで構成し
ているが、これに限定されず、膜厚2000〜3000
Aの二酸化シリコン膜上に幅8〜15μm1間隔4〜7
μ偽でストライプ状に膜厚400〜800Aのシリコン
窒化膜を形成した構造、膜厚100〜20OAの二酸化
シリコン膜上に幅4〜7μ−1間隔8〜15μ、lで膜
厚500〜600Aのストライブ状にシリコン窒化膜を
形成し、ざらに膜厚60〜150Aのシリコン窒化膜を
形成した構造を用いても同様の効果が得られる。また、
反射防止膜の機能を考えれば、レーザ波長に対して反射
率を周期的に変化させ得る構造であれば種々の方法が使
用可能であることは明らかである。すなわちたとえばシ
リコン窒化膜を1層のみでストライプ状に形成してもよ
いし、このような屈折率の変化による反射防止膜を形成
するのではなく、高融点金属またはそのシリサイドをス
トライプ状に形成してその領域でIIレーザ光を反射さ
せるように構成してもよい。また、絶縁膜上にストライ
プ状の多結晶シリコン膜を形成し、また、反射防止膜の
ストライブの間隔および膜厚によりて反射防止効果が変
化し、それに応じてレーザ光照射時に生じる多結晶シリ
コン層の固液界面の方向が変化するので、必要とされる
パターンサイズ等の条件に応じてオリエンテーションフ
ラット面の方向、すなわち反射防止膜のストライブの方
向およびレーザ光の走査方向をそれぞれ適当に調整すれ
ばより良い結果が得られることは言うまでもない。
ているが、これに限定されず、膜厚2000〜3000
Aの二酸化シリコン膜上に幅8〜15μm1間隔4〜7
μ偽でストライプ状に膜厚400〜800Aのシリコン
窒化膜を形成した構造、膜厚100〜20OAの二酸化
シリコン膜上に幅4〜7μ−1間隔8〜15μ、lで膜
厚500〜600Aのストライブ状にシリコン窒化膜を
形成し、ざらに膜厚60〜150Aのシリコン窒化膜を
形成した構造を用いても同様の効果が得られる。また、
反射防止膜の機能を考えれば、レーザ波長に対して反射
率を周期的に変化させ得る構造であれば種々の方法が使
用可能であることは明らかである。すなわちたとえばシ
リコン窒化膜を1層のみでストライプ状に形成してもよ
いし、このような屈折率の変化による反射防止膜を形成
するのではなく、高融点金属またはそのシリサイドをス
トライプ状に形成してその領域でIIレーザ光を反射さ
せるように構成してもよい。また、絶縁膜上にストライ
プ状の多結晶シリコン膜を形成し、また、反射防止膜の
ストライブの間隔および膜厚によりて反射防止効果が変
化し、それに応じてレーザ光照射時に生じる多結晶シリ
コン層の固液界面の方向が変化するので、必要とされる
パターンサイズ等の条件に応じてオリエンテーションフ
ラット面の方向、すなわち反射防止膜のストライブの方
向およびレーザ光の走査方向をそれぞれ適当に調整すれ
ばより良い結果が得られることは言うまでもない。
また、上記実施例においては開口部57をチップamを
規定するように設けてどの領域からでも単結晶成長がで
きるようにしているが、その開口部57の設けられる方
向および形状は図に示されるものに限定されるものでは
ない。また開口部57がチップ領域を取囲む必要もない
。
規定するように設けてどの領域からでも単結晶成長がで
きるようにしているが、その開口部57の設けられる方
向および形状は図に示されるものに限定されるものでは
ない。また開口部57がチップ領域を取囲む必要もない
。
また溶融されるべき半導体層として多結晶シリコン層を
用いているが非晶質シリコンを用いても同様の効果を得
ることができる。
用いているが非晶質シリコンを用いても同様の効果を得
ることができる。
[発明の効果]
以上のようにこの発明によれば、(001)面形成し、
溶融されるべき非晶質または多結晶の半導体層上に形成
されるストライブ状の反射膜または反射防止膜のストラ
イブの長さ方向をオリエンテーションフラット面と単結
晶半導体ウェハ主面との交線と平行または垂直な方向に
形成し、かつ多結晶または非晶質半導体層を溶融させる
ためのアルゴンレーザ光の走査方向を<110>方向ま
たはその等価な方向と±10″の範囲の角度をなす方向
に設定しているので、容易に反射防止膜または反射膜の
長さ方向を設定することができ、かつ単結晶エピタキシ
ャル成長方向をその結晶面固き、かつ、1回のアルゴン
レーザ光走査による単結晶成長距離は小さくなるので、
結晶欠陥が発生することなく単時間で大面積かつ高品質
の単結晶半導体層を得ることができる。
溶融されるべき非晶質または多結晶の半導体層上に形成
されるストライブ状の反射膜または反射防止膜のストラ
イブの長さ方向をオリエンテーションフラット面と単結
晶半導体ウェハ主面との交線と平行または垂直な方向に
形成し、かつ多結晶または非晶質半導体層を溶融させる
ためのアルゴンレーザ光の走査方向を<110>方向ま
たはその等価な方向と±10″の範囲の角度をなす方向
に設定しているので、容易に反射防止膜または反射膜の
長さ方向を設定することができ、かつ単結晶エピタキシ
ャル成長方向をその結晶面固き、かつ、1回のアルゴン
レーザ光走査による単結晶成長距離は小さくなるので、
結晶欠陥が発生することなく単時間で大面積かつ高品質
の単結晶半導体層を得ることができる。
第1A図はこの発明の一実施例である半導体結晶層の製
造方法において用いられる半導体ウェハの平面構造を示
す図である。第1B図は第1A図に示されるチップ領域
の拡大平面図である。第1C図は第1B図のI−I糟に
沿った断面構造を示す図である。第1D図は第1B図の
■−■線に沿った断面構造を示す図である。第2八図な
いし第2C図はこの発明の一実IMP!4である半導体
結晶層の製造方法の工程を示す図である。第3図は従来
の半導体単結晶層の製造方法を示す概略側面断面図であ
る。第4八図ないし第4D図は従来の単結晶製造方法に
おいて基体として用いられる半導体装置の製造工程を示
す断面図である。第5A図は多結晶または非晶質半導体
層を溶融するために用いられるレーザ光のパワー分布を
示す図である。 −図は従来の改良された半導体単結晶層の製造方法にお
いて基体として用いられる半導体装置の平面配置を示す
図である。第6B図は第6A図のニー■線に沿った断面
構造およびレーザ光走査方向を示す図であり従来の改良
された半導体単結晶層製造方法工程を概略的に示す図で
ある。第6C図は第6A図の■−■線に沿った断面t!
R′t1を示す図である。第7A図は第6八図ないし第
6C図において示される反射防止膜の効果により発生さ
れる多結晶または非晶質半導体層におけるエネルギー線
照射時の温度分布を示す図である。第7B図は第7A図
に示される温度分布が生じた際の結晶成長方向およびレ
ーザ走査方向を示す図である。 図において、50は(001)面またはその等価な結晶
面を主面としオリエンテーションフラット面として(5
10)面を有する半導体ウェハ、52は単結晶シリコン
基板、53は厚い酸化膜、54は溶融されるべき多結晶
または非晶質半導体層、55は反射防止膜となる二酸化
シリコン層、56はストライブ状に形成されたシリコン
窒化膜、57は開口部、60はオリエンテーションフラ
ツ特許出願人 工業技術院長 等々力 達第2B図 第2C図 第3図 第4D口 第5A図 第6B図
造方法において用いられる半導体ウェハの平面構造を示
す図である。第1B図は第1A図に示されるチップ領域
の拡大平面図である。第1C図は第1B図のI−I糟に
沿った断面構造を示す図である。第1D図は第1B図の
■−■線に沿った断面構造を示す図である。第2八図な
いし第2C図はこの発明の一実IMP!4である半導体
結晶層の製造方法の工程を示す図である。第3図は従来
の半導体単結晶層の製造方法を示す概略側面断面図であ
る。第4八図ないし第4D図は従来の単結晶製造方法に
おいて基体として用いられる半導体装置の製造工程を示
す断面図である。第5A図は多結晶または非晶質半導体
層を溶融するために用いられるレーザ光のパワー分布を
示す図である。 −図は従来の改良された半導体単結晶層の製造方法にお
いて基体として用いられる半導体装置の平面配置を示す
図である。第6B図は第6A図のニー■線に沿った断面
構造およびレーザ光走査方向を示す図であり従来の改良
された半導体単結晶層製造方法工程を概略的に示す図で
ある。第6C図は第6A図の■−■線に沿った断面t!
R′t1を示す図である。第7A図は第6八図ないし第
6C図において示される反射防止膜の効果により発生さ
れる多結晶または非晶質半導体層におけるエネルギー線
照射時の温度分布を示す図である。第7B図は第7A図
に示される温度分布が生じた際の結晶成長方向およびレ
ーザ走査方向を示す図である。 図において、50は(001)面またはその等価な結晶
面を主面としオリエンテーションフラット面として(5
10)面を有する半導体ウェハ、52は単結晶シリコン
基板、53は厚い酸化膜、54は溶融されるべき多結晶
または非晶質半導体層、55は反射防止膜となる二酸化
シリコン層、56はストライブ状に形成されたシリコン
窒化膜、57は開口部、60はオリエンテーションフラ
ツ特許出願人 工業技術院長 等々力 達第2B図 第2C図 第3図 第4D口 第5A図 第6B図
Claims (5)
- (1)(001)面またはその等価な結晶面を主面とす
るダイヤモンド型構造を有する半導体単結晶ウェハの側
面に、前記主面となす交線が前記主面上に<110>方
向またはその等価な方向と実質的に30°ないし45°
の範囲の予め定められた角度をなすように、少なくとも
前記ウェハ上に形成される半導体チップの配列方向を規
定するためのオリエンテーションフラット面を形成する
ステップと、 前記主面上に、少なくともその一部分に前記主面上に達
する開口部を有する第1の絶縁物層を形成するステップ
と、 前記開口部上および前記第1の絶縁物層上に多結晶また
は非晶質の第1の半導体層を形成するステップと、 前記第1の半導体層上に、少なくとも1層からなり、そ
の長さ方向が前記オリエンテーションフラット面と前記
主面との交線と実質的に平行または垂直にされ、かつそ
の幅および間隔が予め定められてストライプが周期的に
形成されるストライプ状の膜厚分布を有し、アルゴンレ
ーザ光に対し周期的な反射率変化を与える反射率変化層
を形成するステップと、 前記反射率変化層を介して前記アルゴンレーザ光を前記
<110>方向またはその等価な方向と±10°の範囲
の角度をなす方向に走査、照射するステップとを含む、
半導体結晶層の製造方法。 - (2)前記反射率変化層を形成するステップ前記第1半
導体層上に膜厚2000ないし3000Åの二酸化シリ
コン膜を形成するステップと、前記二酸化シリコン膜上
に膜厚400ないし800Åの窒化シリコン膜を幅8な
いし15μm、間隔4ないし7μmで前記ストライプ状
に形成するステップとを備える、特許請求の範囲第1項
記載の半導体結晶層の製造方法。 - (3)前記反射率変化層を形成するステップは、 前記第1半導体層上に膜厚100ないし200Åの二酸
化シリコン膜を形成するステップと、前記二酸化シリコ
ン膜上に膜厚500ないし600Åのシリコン窒化膜を
幅4ないし7μm、間隔8ないし15μmの前記ストラ
イプ状に形成するステップと、 前記シリコン窒化膜上および前記二酸化シリコン膜上に
膜厚60ないし150Åのシリコン窒化膜を形成するス
テップとを備える、特許請求の範囲第1項記載の半導体
結晶層の製造方法。 - (4)前記半導体単結晶ウェハはシリコンからなる、特
許請求の範囲第1項記載の半導体結晶層の製造方法。 - (5)前記第1の半導体層はシリコンで構成される、特
許請求の範囲第1項記載の半導体結晶層の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61048468A JPS62206816A (ja) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | 半導体結晶層の製造方法 |
DE8787103147T DE3780327T2 (de) | 1986-03-07 | 1987-03-05 | Herstellungsverfahren einer halbleiter-kristallschicht. |
EP87103147A EP0236953B1 (en) | 1986-03-07 | 1987-03-05 | Method of manufacturing semiconductor crystalline layer |
US07/022,402 US4861418A (en) | 1986-03-07 | 1987-03-06 | Method of manufacturing semiconductor crystalline layer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61048468A JPS62206816A (ja) | 1986-03-07 | 1986-03-07 | 半導体結晶層の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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JPH0476490B2 JPH0476490B2 (ja) | 1992-12-03 |
Family
ID=12804203
Family Applications (1)
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---|---|
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EP (1) | EP0236953B1 (ja) |
JP (1) | JPS62206816A (ja) |
DE (1) | DE3780327T2 (ja) |
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JP2980920B2 (ja) * | 1989-08-03 | 1999-11-22 | 日本エービーエス株式会社 | 車両用液圧ブレーキ制御装置 |
DE69127395T2 (de) * | 1990-05-11 | 1998-01-02 | Asahi Glass Co Ltd | Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilm-Transistors mit polykristallinem Halbleiter |
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US8389099B1 (en) | 2007-06-01 | 2013-03-05 | Rubicon Technology, Inc. | Asymmetrical wafer configurations and method for creating the same |
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JPS5945996A (ja) * | 1982-09-03 | 1984-03-15 | Nec Corp | 半導体の気相成長方法 |
JPS59108313A (ja) * | 1982-12-13 | 1984-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体単結晶層の製造方法 |
US4592799A (en) * | 1983-05-09 | 1986-06-03 | Sony Corporation | Method of recrystallizing a polycrystalline, amorphous or small grain material |
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-
1986
- 1986-03-07 JP JP61048468A patent/JPS62206816A/ja active Granted
-
1987
- 1987-03-05 DE DE8787103147T patent/DE3780327T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-03-05 EP EP87103147A patent/EP0236953B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-03-06 US US07/022,402 patent/US4861418A/en not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006032924A (ja) * | 2004-06-14 | 2006-02-02 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置の作製方法 |
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---|---|
JPH0476490B2 (ja) | 1992-12-03 |
DE3780327D1 (de) | 1992-08-20 |
US4861418A (en) | 1989-08-29 |
DE3780327T2 (de) | 1993-03-11 |
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EP0236953A3 (en) | 1989-07-26 |
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