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JPS6163018A - Si薄膜結晶層の製造方法 - Google Patents

Si薄膜結晶層の製造方法

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JPS6163018A
JPS6163018A JP59183730A JP18373084A JPS6163018A JP S6163018 A JPS6163018 A JP S6163018A JP 59183730 A JP59183730 A JP 59183730A JP 18373084 A JP18373084 A JP 18373084A JP S6163018 A JPS6163018 A JP S6163018A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野) 本発明は、絶縁膜上に半導体薄膜結晶層を製造する方法
に係わり、特にビームアニール技術を用いた半導体薄膜
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〕
近年、SO8基板に代わるものとして5ol(絶縁膜上
のシリコン)基板が提案されている。
このSol基板は、5osi板の特徴を有しながらサフ
ァイア等の高価な基板を用いる必要もないので、大面積
のものも安価に形成することができる。また、3次元I
Cへの応用にも有効であり、将来のVLS Iの一旦を
担うものとして注目されている。
ところで、上記のSOI構造は最近発達したビームアニ
ール法によって部分的に可能となっている。即ち、Si
を例にとると、単結晶Si基板を酸化してSiO2膜を
形成した後、この一部を除去して開孔部を設け、次いで
全面に多結晶S + n9を被着しSi基板表面からS
iO2膜上まで多結晶Si膜を連続して延在させる。次
に、多結晶Sillに電子ビームやレーザビーム等のエ
ネルギービームを照射走査すると、基板表面で溶融した
多結晶S1膜が基板から液相エピタキシャル成長によっ
て単結晶化し、さらにビームの走査方向に沿ってS i
 02 II上の多結晶Si膜もそれに引き続き単結晶
化されることになる。
しかしながら、この種の方法にあっては次のような問題
があった。即ち、開孔部上に被着した多結晶Si膜を溶
融せしめるのに必要なエネルギーはSi0211上での
それと比較して高くなり、SiQ2膜上の多結晶Sil
llをアニールするに必要なエネルギーでは開孔部上の
多結晶Sillが十分にアニールされず良質の結晶は得
られない。これはSiの熱伝導率がSiO2のそれより
も大きいため、開孔部上の多結晶Si!!!では熱が基
板下方に伝導していく割合いが大きくなり、基板表面近
くの温度がSiQz腹上の多結晶S1膜よりも同一エネ
ルギー条件の下では低くなるからである。
これを解決するために、エネルギーを大きく(開孔部上
の多結晶S:膜も十分にアニールされる程度に)すると
、Si0211上の多結晶Silllが加熱され過ぎて
蒸発を起こし、Si0211!上に形成される単結晶s
rs表面の平滑性が失われる現象が見られる。このため
、従来の方法では、結晶性及び表面平滑性の優れた単結
晶層を(qることは困難であった。
(発明の目的〕 本発明の目的は、絶縁膜上に結晶性及び表面平滑性の優
れた単結晶半導体111層を形成することができ、3次
元IC等の製造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、単結晶形成の種部となる開孔部の基板
上に該基板よりも融点の低い半導体を予め形成し、開孔
部でのアニールに必要なエネルギーを低く抑えることに
ある。
即ち本発明は、絶縁膜上に半導体1腹結晶層を製造する
方法において、単結晶半導体基板上に一部開孔部が設け
られた絶縁膜したのち、上記開孔部に露出した基板上に
該基板よりも融点の低い第1の半導体薄膜を選択的にエ
ピタキシャル成長し、次いで全面に第2の半導体コ膜を
形成し、しかるのち上記第2の半導体薄膜にエネルギー
ビームを照射して該半導体薄膜を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、開孔部にある第1の半導体薄膜が第2
の半導体薄膜よりも先に溶融するので、開孔部上の第2
の半導体薄膜の溶融・再結晶化に必要なビームのエネル
ギーを低く抑えることができる。このため、絶縁膜上の
半導体薄膜をビームアニールするに必要なエネルギーで
開孔部上の第2の半導体薄膜を十分にアニールすること
ができる。従って、開孔部上の半導体′a膜のアニール
不足や絶縁股上の半導体薄膜の蒸発等を防止することが
でき、絶縁膜上に形成する単結晶半導体薄膜層の結晶性
及び表面平滑性の向上をはかり得る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。
第1図乃至第4図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1図に示す如<(100)面方位の単結晶S’
+基板(単結晶半導体基板)1を前記化して基板1上に
厚さI EumコのS i 02膜(絶all)2を形
成した後、SiOzll12の一部に開孔部3を形成し
た。次いで、所定の前処理を施し、上記試料を気相成長
装置に入れ、水素ガス雰囲気中にGeCl 4ガス、H
CIガスを添加し、基板温度800 [”C]において
第2図に示す如く開孔部3の基板1上のみにGe膜(第
1の半導体重11)4を選択エピタキシャル成長せしめ
た。ここで、GeはSiよりも溶融温度の低い半導体で
ある。次いで、M3図に示す如く全面に多結晶SIII
i(M2の半導体薄膜)5を気相成長”法により0.6
[μ′rrL]の厚さに被着した。
次に、第4図に示す如く試料表面に電子ビーム6を照射
し、多結晶S1腹5及びQe膜4を溶融−固化すること
により、開孔部3から横方向へエピタキシャル成長I!
(単結晶3il)7を成長させた。用いた電子ビームは
CW型であり、ビーム照射時に基板温度を500 [”
C]とした。ここで、上記ビームアニールに際し、開孔
部3上の多結晶S i Ml 5は下地のGe114が
十分に溶融しているので、3iを十分アニールするに必
要なエネルギーがなくてもエピタキシャル成長が可能で
ある。
このため、SiOzB!2上の多結晶Si膜5をアニー
ルするに必要なエネルギービームで開孔部3上の多結晶
Silll15をエピタキシャル成長させることが可能
となる。
このように本実施例方法によれば、SiO2膜2の開孔
部3にSiよりも融点の低いQe膜4を選択形成してお
くことにより、SiO211I2上の多結晶3i膜5を
ビームアニールするに必要なエネルギーで開孔部3上の
多結晶Si膜5を十分にエピタキシャル成長させること
ができる。このため、S ! 021[*2上に結晶性
及び表面平滑性の優れた単結晶3i層7を形成すること
ができる。
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、前記開孔部の基板上に形成する第1の半導
体簿膜はQ’eに限るものではなく、基板よりも融点の
低い半導体で選択エピタキシャル成長可能なものであれ
ばよい。また、第2の半導体薄膜は多結晶Siに限るも
のではなく、非晶質3iであってもよく、ざらに各種の
半導体を用いることが可能である。また、エネルギービ
ームとしては、電子ビームの代りにレーザビームを用い
ることが可能である。ざらに、カーボンヒータを用い、
このヒータを走査するようにしてもよい。
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図乃至第4図は本発明の一実施例に係わる半導体1
IP1結晶層の製造工程を示す断面図である。 1・・・単結晶Si基板(単結晶半導体基板)、2・・
・SiOz膜(絶縁膜)、3・・・開孔部、4・・・G
el1lI(第1の半導体薄膜)、5・・・多結晶Si
ll!(第2の半導体薄膜)、6・・・電子ビーム、7
・・・エピタキシャル成長層。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)単結晶半導体基板上に一部開孔部が設けられた絶
    縁膜を形成する工程と、上記開孔部に露出した基板上に
    該基板よりも融点の低い第1の半導体薄膜を選択的にエ
    ピタキシャル成長する工程と、次いで全面に第2の半導
    体薄膜を形成する工程と、上記第2の半導体薄膜にエネ
    ルギービームを照射し該半導体薄膜を溶融再結晶化する
    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. (2)前記半導体基板及び前記第2の半導体薄膜は、S
    iである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. (3)前記第1の半導体薄膜は、Geであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の半導体薄
    膜結晶層の製造方法。
  4. (4)前記エネルギービームとして、電子ビーム或いは
    レーザビーム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。
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