JP2000183352A - Substrate having silicon layer and its manufacture, and semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Substrate having silicon layer and its manufacture, and semiconductor device and its manufacture

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JP2000183352A
JP2000183352A JP10352274A JP35227498A JP2000183352A JP 2000183352 A JP2000183352 A JP 2000183352A JP 10352274 A JP10352274 A JP 10352274A JP 35227498 A JP35227498 A JP 35227498A JP 2000183352 A JP2000183352 A JP 2000183352A
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silicon
layer
silicon layer
substrate
gettering
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Hisayoshi Yamoto
久良 矢元
Hideo Yamanaka
英雄 山中
Hajime Yagi
肇 矢木
Yuichi Sato
勇一 佐藤
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent alkali metal ions from diffusing to the vicinity of the interface of a silicon layer and to form a semiconductor element of high performance in the silicon layer. SOLUTION: In a substrate, having a silicon layer 14 formed by crystal- growing silicone in low-melting point metal melting solution containing silicon on the surface of a glass substrate 12, alkali metal ions are gettered on the back side of the glass substrate 12. A gettering layer 15 formed of phosphosilicate glass, borophosphosilicate glass or borosilicate glass is formed. The gettering layer is formed on the silicon layer 14.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン層を有す
る基板とその製造方法、および半導体装置とその製造方
法に関し、詳しくは、シリコン層を有しかつアルカリ金
属イオンをゲッタリングするゲッタリング層を設けた基
板とその製造方法、およびその基板を用いて形成される
半導体装置とその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate having a silicon layer and a method of manufacturing the same, and a semiconductor device and a method of manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a method of forming a silicon layer and a gettering layer for gettering alkali metal ions. The present invention relates to a substrate provided, a manufacturing method thereof, a semiconductor device formed using the substrate, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】基板上に形成された単結晶シリコン層を
用いてMOSFET(Metal-oxide-semiconductor fiel
d effect transistor の略)である薄膜トランジスタ
(以下TFTという、TFTはThin Film Transistor
の略)は、ポリシリコン層を用いたものと比べて数倍も
大きい電子移動度を有し、高速動作に適していること
が、例えば "First MOS transistors on Insulator by
Silicon Satulated Liquid Solution Epitaxy." IEEE E
LECTRON DEVICE LETTERS, 13 [5] (May 1992) R.P.Zing
g et al.,p.294-296、特公平4−57098号公報、応
用物理”薄膜トランジスタ”, 65 [8] (1996) 松村正
清,p.842-848等に開示されている。
2. Description of the Related Art A MOSFET (Metal-oxide-semiconductor fiel) is formed using a single crystal silicon layer formed on a substrate.
TFT (Thin Film Transistor)
) Has electron mobility several times larger than that using a polysilicon layer and is suitable for high-speed operation. For example, "First MOS transistors on Insulator by
Silicon Satulated Liquid Solution Epitaxy. "IEEE E
LECTRON DEVICE LETTERS, 13 [5] (May 1992) RPZing
g et al., p.294-296, Japanese Patent Publication No. 4-57098, and applied physics "thin film transistor", 65 [8] (1996), Masamura Matsumura, p.842-848.

【0003】上記半導体素子が形成される単結晶シリコ
ン層を基板上に形成する技術としては、以下の成膜技術
(1)〜(4)が知られている。
The following film forming techniques (1) to (4) are known as techniques for forming a single crystal silicon layer on which a semiconductor element is formed on a substrate.

【0004】(1)単結晶シリコン基板をシードにし
て、920℃〜930℃に加熱されたインジウム・シリ
コン溶液またはインジウム・ガリウム・シリコン溶液か
ら、冷却処理によりシリコンエピタキシー層を形成し、
この層の上にシリコン半導体層を形成する技術が、"VER
Y-LOW-TEMPERATURE LIQUID-PHASE EPITAXIAL GROWTH OF
SILICON." MATERIALS LETTERS, 9 [2,3] (Jan. 1990) S
oo Hong Lee,p53-56 、"MOS transistors with epitaxi
al Si,laterally grown over SiO2 by liquid phase ep
itxy." J.Applied Physics A,54 [1] (1992) R.Bergman
n et al.,p.103-105 、"First MOS transistors on Ins
ulator by Silicon Satulated Liquid Solution Epitax
y." IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS,13 [5] (May 1992)
R.P.Zingg et al.,p.294-296等の文献に開示されてい
る。
(1) Using a single crystal silicon substrate as a seed, a silicon epitaxy layer is formed by cooling from an indium silicon solution or an indium gallium silicon solution heated to 920 ° C. to 930 ° C.
The technology of forming a silicon semiconductor layer on this layer is called "VER
Y-LOW-TEMPERATURE LIQUID-PHASE EPITAXIAL GROWTH OF
SILICON. "MATERIALS LETTERS, 9 [2,3] (Jan. 1990) S
oo Hong Lee, p53-56, "MOS transistors with epitaxi
al Si, laterally grown over SiO 2 by liquid phase ep
itxy. "J. Applied Physics A, 54 [1] (1992) R. Bergman
n et al., p.103-105, "First MOS transistors on Ins
ulator by Silicon Satulated Liquid Solution Epitax
y. "IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, 13 [5] (May 1992)
It is disclosed in literatures such as RPZingg et al., P.

【0005】(2)サファイア基板上にシリコンをエピ
タキシャル成長させる技術は、"High-quality CMOS in
thin (100nm)silicon on saphire." IEEE ELECTRON DEV
ICELETTERS, 9 (Jan. 1988) G.A.Garcia,R.E.Reedy,and
M.L.Burger,p.32-34に開示されている。
(2) A technique for epitaxially growing silicon on a sapphire substrate is disclosed in "High-quality CMOS in
thin (100nm) silicon on saphire. "IEEE ELECTRON DEV
ICELETTERS, 9 (Jan. 1988) GAGarcia, REReedy, and
MLBurger, pp. 32-34.

【0006】(3)酸素イオン注入法により、絶縁基板
上にシリコン層を形成する技術は、"CMOS device fabri
cation on buried SiO2 layers formed by oxygen impl
antation into silicon."Electron.Lett.,14 [18] (Au
g. 1978) K.Izumi,M.Doken,,and H.Ariyoshtl,p.593-59
4に開示されている。
(3) A technique for forming a silicon layer on an insulating substrate by an oxygen ion implantation method is disclosed in "CMOS device fabric".
cation on buried SiO 2 layers formed by oxygen impl
antation into silicon. "Electron.Lett., 14 [18] (Au
g. 1978) K. Izumi, M. Doken ,, and H. Ariyoshtl, p. 593-59
It is disclosed in 4.

【0007】石英基板の上にステップを形成し、この上
にポリシリコン層を形成し、次にこれをレーザ光または
ストリップヒータで1400℃以上に加熱する。加熱さ
れたポリシリコン層は、石英基板上に形成されたステッ
プを核にして、エピタキシャル成長層を形成する技術
は、”グラフォエピタキシー”電子通信学会誌,66 [5]
(May 1983) 古川静二郎,p.486-489 、"Crystallograph
ic orientatin of silicon on an amorphous substrate
using an artificial surface-relief gratingand las
er crystallization." Appl. Phys. Letter,35 [1] (J
uly. 1979) Geis,M.W.,et al.,p.71-74 、"Silicon gra
phoepitaxy" Jpn.J.Appl.Phys.,Suppl.20-1 (1981) Gei
s,M.W.,et al.,p.39-42 等に開示されている。
A step is formed on a quartz substrate, a polysilicon layer is formed thereon, and this is heated to 1400 ° C. or higher by a laser beam or a strip heater. The technology for forming an epitaxially grown layer using the steps formed on a quartz substrate as the nucleus of the heated polysilicon layer is known as “Grafoepitaxy,” IEICE, 66 [5]
(May 1983) Furukawa Seijiro, p.486-489, "Crystallograph
ic orientatin of silicon on an amorphous substrate
using an artificial surface-relief grating and las
er crystallization. "Appl. Phys. Letter, 35 [1] (J
uly. 1979) Geis, MW, et al., p. 71-74, "Silicon gra
phoepitaxy "Jpn.J.Appl.Phys., Suppl.20-1 (1981) Gei
s, MW, et al., pp. 39-42.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
での公知技術では、歪点が比較的低く、しかも大型のガ
ラス基板上に、エピタキシャル成長のような結晶成長技
術により単結晶シリコン層を形成することは困難であっ
た。また、ガラス基板上に段差を形成し、これを結晶成
長のシードにしてシリコン単結晶を成長させる技術(グ
ラフォエピタキシー技術)では、低温でかつ均一にシリ
コン結晶を成長させることは困難であった。たとえガラ
ス基板を用いてシリコン結晶を成長させることができた
としても、ガラス基板中に含まれるナトリウムイオンが
半導体素子に悪影響を及ぼす。例えばMOSトランジス
タでは、ナトリウムイオンがゲート絶縁膜とシリコン基
板との界面に蓄積された場合にしきい値電圧の変動を来
たし、トランジスタ性能の劣化を来す。
However, according to the prior art, it is difficult to form a single-crystal silicon layer on a large glass substrate having a relatively low strain point by a crystal growth technique such as epitaxial growth. It was difficult. In addition, it is difficult to grow a silicon crystal uniformly at a low temperature by a technique of forming a step on a glass substrate and using this as a seed for crystal growth to grow a silicon single crystal (graphoepitaxy technique). . Even if a silicon crystal can be grown using a glass substrate, sodium ions contained in the glass substrate adversely affect the semiconductor element. For example, in a MOS transistor, when sodium ions are accumulated at the interface between the gate insulating film and the silicon substrate, the threshold voltage fluctuates and the transistor performance deteriorates.

【0009】具体的には、例えばnMOSトランジスタ
の場合、ゲート電極に+3V〜+5Vの電位を印加する
と、nMOSトランジスタはON状態になり電流が流れ
る。その電流に比例してnMOSトランジスタの温度が
上昇する。ゲート信号の印加と高温(100℃〜300
℃)によってナトリウムイオンがゲート絶縁膜とシリコ
ン基板との界面に蓄積される。それによってnMOSト
ランジスタのしきい値電圧Vthが変化する。例えばVth
が0.5V〜2.0V(通常値)のnMOSトランジス
タでは、ナトリウムイオンの汚染によって、負(−)側
に0.1V〜2V程度変化する。
Specifically, for example, in the case of an nMOS transistor, when a potential of +3 V to +5 V is applied to the gate electrode, the nMOS transistor is turned on and a current flows. The temperature of the nMOS transistor increases in proportion to the current. Gate signal application and high temperature (100 ° C to 300 ° C)
C), sodium ions are accumulated at the interface between the gate insulating film and the silicon substrate. Thereby, the threshold voltage Vth of the nMOS transistor changes. For example, Vth
However, in an nMOS transistor having a voltage of 0.5 V to 2.0 V (normal value), the voltage changes by about 0.1 V to 2 V to the negative (-) side due to sodium ion contamination.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたシリコン層を有する基板とその製
造方法、および半導体装置とその製造方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a substrate having a silicon layer, a method of manufacturing the same, and a semiconductor device and a method of manufacturing the same.

【0011】シリコン層を有する第1の基板は、結晶成
長のシードが形成されたガラス基板の表面側にシリコン
を含む低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長させて
なるシリコン層を有する基板において、ガラス基板の裏
面側にゲッタリング層が形成されているものである。
The first substrate having a silicon layer is a substrate having a silicon layer formed by crystal-growing silicon in a low-melting metal melt containing silicon on the surface side of a glass substrate on which a crystal growth seed is formed. And a gettering layer is formed on the back side of the glass substrate.

【0012】ここで、上記結晶成長のシードとは、下地
の結晶方位を受け継いで結晶成長させる(通常のエピタ
キシャル成長)シードおよび下地の形状によって結晶成
長させる(例えばグラフォエピタキシー)シードの両方
を含む。以下、結晶成長のシードは上記同様のものであ
る。
Here, the seed for crystal growth includes both a seed for crystal growth (normal epitaxial growth) inheriting the crystal orientation of the base and a seed for crystal growth (eg, graphoepitaxy) according to the shape of the base. Hereinafter, the seeds for crystal growth are the same as those described above.

【0013】また、上記シリコン層は、単結晶で形成さ
れ、その電子移動度は例えば540cm2 /Vs程度に
なり、バルクのシリコン基板と同程度の電子移動度が得
られる。以下、シリコン層は上記同様のものとなってい
る。なお、本明細書でいう単結晶とは、亜粒界や転位を
含む単結晶も含めていう。
Further, the silicon layer is formed of a single crystal, and its electron mobility is, for example, about 540 cm 2 / Vs, so that the same electron mobility as that of a bulk silicon substrate can be obtained. Hereinafter, the silicon layer is similar to the above. Note that a single crystal in this specification includes a single crystal including a subgrain boundary and a dislocation.

【0014】上記第1の基板では、ガラス基板の裏面側
にゲッタリング層が形成されていることから、ガラス基
板中にナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンが含有
されていても、そのアルカリ金属イオンはゲッタリング
層に取り込まれているため、シリコン層の界面近傍に拡
散することが防止される。
In the first substrate, since the gettering layer is formed on the back side of the glass substrate, even if the glass substrate contains an alkali metal ion such as sodium ion, the alkali metal ion is not removed. Since it is taken into the gettering layer, diffusion to the vicinity of the interface of the silicon layer is prevented.

【0015】シリコン層を有する第2の基板は、結晶成
長のシードが形成されたガラス基板の表面側にシリコン
を含む低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長させて
なるシリコン層を有する基板において、シリコン層の表
面側にゲッタリング層が形成されているものである。
The second substrate having a silicon layer is a substrate having a silicon layer obtained by crystal-growing silicon in a low-melting-point metal melt containing silicon on the surface side of a glass substrate on which a crystal growth seed is formed. , A gettering layer is formed on the surface side of the silicon layer.

【0016】上記第2の基板では、シリコン層の表面側
にゲッタリング層が形成されていることから、シリコン
層の表面側より拡散しようとするナトリウムイオン等の
アルカリ金属イオンはゲッタリング層に取り込まれてい
るため、シリコン層の界面近傍に拡散することが防止さ
れる。
In the second substrate, since the gettering layer is formed on the surface of the silicon layer, alkali metal ions such as sodium ions which are to diffuse from the surface of the silicon layer are taken into the gettering layer. Therefore, diffusion to the vicinity of the interface of the silicon layer is prevented.

【0017】シリコン層を有する第1の基板の製造方法
は、ガラス基板の表面側に結晶成長のシードを形成する
工程と、結晶成長のシードを起点にシリコン含有低融点
金属溶融液中のシリコンを結晶成長させてガラス基板の
表面側にシリコン層を形成する工程とを備えたシリコン
層を有する基板の製造方法において、ガラス基板の裏面
側にゲッタリング層を形成する。
A method for manufacturing a first substrate having a silicon layer includes a step of forming a seed for crystal growth on the surface side of a glass substrate, and a step of forming silicon in the silicon-containing low melting point metal melt from the seed for crystal growth. Forming a silicon layer on the front surface side of the glass substrate by crystal growth, wherein a gettering layer is formed on the back surface side of the glass substrate.

【0018】上記第1の基板の製造方法では、ガラス基
板の裏面側にゲッタリング層を形成することから、ガラ
ス基板中にナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンが
含有されていても、そのアルカリ金属イオンはゲッタリ
ング層に取り込まれるため、シリコン層の界面近傍に拡
散することが防止される。
In the first substrate manufacturing method, since the gettering layer is formed on the back surface of the glass substrate, even if the glass substrate contains an alkali metal ion such as sodium ion, the alkali metal ion Is taken into the gettering layer, so that diffusion to the vicinity of the interface of the silicon layer is prevented.

【0019】シリコン層を有する第2の基板の製造方法
は、ガラス基板の表面側に結晶成長のシードを形成する
工程と、結晶成長のシードを起点にシリコン含有低融点
金属溶融液中のシリコンを結晶成長させてガラス基板の
表面側にシリコン層を形成する工程とを備えたシリコン
層を有する基板の製造方法において、シリコン層の表面
側に析出した金属を除去する工程と、シリコン層の表面
にゲッタリング層を形成する工程とを備えている。
A method for manufacturing a second substrate having a silicon layer includes a step of forming a seed for crystal growth on the surface side of a glass substrate, and a step of forming silicon in the silicon-containing low-melting metal melt from the seed for crystal growth. Forming a silicon layer on the surface side of the glass substrate by crystal growth, a method of manufacturing a substrate having a silicon layer, the method comprising: removing metal deposited on the surface side of the silicon layer; Forming a gettering layer.

【0020】上記第2の基板の製造方法では、シリコン
層の表面にゲッタリング層を形成することから、シリコ
ン層の表面側より拡散しようとするナトリウムイオン等
のアルカリ金属イオンはゲッタリング層に取り込まれて
いるため、シリコン層の界面近傍に拡散することが防止
される。
In the second method for manufacturing a substrate, since the gettering layer is formed on the surface of the silicon layer, alkali metal ions such as sodium ions which are to diffuse from the surface side of the silicon layer are taken into the gettering layer. Therefore, diffusion to the vicinity of the interface of the silicon layer is prevented.

【0021】第1の半導体装置は、結晶成長のシードが
形成されたガラス基板の表面側に低融点金属溶融液中の
シリコンを結晶成長させてなるシリコン層に半導体素子
を形成してなる半導体装置において、ガラス基板の裏面
側にゲッタリング層が形成されているものである。
The first semiconductor device is a semiconductor device in which a semiconductor element is formed on a silicon layer formed by crystal growth of silicon in a low melting metal melt on the surface side of a glass substrate on which a seed for crystal growth is formed. , A gettering layer is formed on the back side of the glass substrate.

【0022】上記第1の半導体装置では、ガラス基板の
裏面側にゲッタリング層が形成されていることから、ガ
ラス基板中にナトリウムイオン等のアルカリ金属イオン
が含有されていても、そのアルカリ金属イオンはゲッタ
リング層に取り込まれているため、シリコン層の界面近
傍に拡散することが防止される。そのため、シリコン層
に形成された半導体素子はガラス基板中に含まれている
アルカリ金属イオンの影響を受けない。
In the first semiconductor device, since the gettering layer is formed on the back side of the glass substrate, even if the glass substrate contains an alkali metal ion such as sodium ion, the alkali metal ion Is trapped in the gettering layer, so that diffusion to the vicinity of the interface of the silicon layer is prevented. Therefore, the semiconductor element formed on the silicon layer is not affected by alkali metal ions contained in the glass substrate.

【0023】第2の半導体装置は、結晶成長のシードが
形成されたガラス基板の表面側に低融点金属溶融液中の
シリコンを結晶成長させてなるシリコン層に半導体素子
を形成してなる半導体装置において、シリコン層の表面
側にゲッタリング層が形成されているものである。
The second semiconductor device is a semiconductor device in which a semiconductor element is formed on a silicon layer formed by crystal growth of silicon in a low melting metal melt on the surface side of a glass substrate on which a crystal growth seed is formed. , A gettering layer is formed on the surface side of the silicon layer.

【0024】上記第2の半導体装置では、シリコン層の
表面側にゲッタリング層が形成されていることから、シ
リコン層の表面側より拡散しようとするナトリウムイオ
ン等のアルカリ金属イオンはゲッタリング層に取り込ま
れているため、シリコン層の界面近傍に拡散することが
防止される。そのため、シリコン層に形成された半導体
素子は外部からのアルカリ金属イオンの影響を受けな
い。
In the second semiconductor device, since the gettering layer is formed on the surface side of the silicon layer, alkali metal ions such as sodium ions which are to be diffused from the surface side of the silicon layer are deposited on the gettering layer. Since they are taken in, they are prevented from diffusing near the interface of the silicon layer. Therefore, the semiconductor element formed on the silicon layer is not affected by an alkali metal ion from the outside.

【0025】半導体装置の第1の製造方法は、ガラス基
板の表面側に結晶成長のシードを形成する工程と、結晶
成長のシードを起点にシリコン含有低融点金属溶融液中
のシリコンを結晶成長させてガラス基板の表面側にシリ
コン層を形成する工程と、シリコン層上に析出した金属
を除去する工程と、シリコン層に所定の処理を施して半
導体素子を形成する工程とを備えた半導体装置の製造方
法において、ガラス基板の裏面側にゲッタリング層を形
成する。
A first method for manufacturing a semiconductor device includes a step of forming a seed for crystal growth on the surface side of a glass substrate, and a step of growing silicon in a silicon-containing low-melting-point metal melt from the seed for crystal growth. Forming a silicon layer on the surface side of the glass substrate, removing metal deposited on the silicon layer, and performing a predetermined process on the silicon layer to form a semiconductor element. In the manufacturing method, a gettering layer is formed on the back side of the glass substrate.

【0026】上記半導体装置の第1製造方法では、ガラ
ス基板の裏面側にゲッタリング層を形成することから、
ガラス基板中にナトリウムイオン等のアルカリ金属イオ
ンが含有されていても、そのアルカリ金属イオンはゲッ
タリング層に取り込まれているため、シリコン層の界面
近傍に拡散することが防止される。そのため、シリコン
層に形成される半導体素子は上記アルカリ金属イオンの
影響を受けない。
In the first method of manufacturing a semiconductor device, since the gettering layer is formed on the back surface of the glass substrate,
Even if an alkali metal ion such as a sodium ion is contained in the glass substrate, the alkali metal ion is taken into the gettering layer, so that diffusion to the vicinity of the interface of the silicon layer is prevented. Therefore, the semiconductor element formed on the silicon layer is not affected by the alkali metal ions.

【0027】半導体装置の第2の製造方法は、ガラス基
板の表面側に結晶成長のシードを形成する工程と、結晶
成長のシードを起点にシリコン含有低融点金属溶融液中
のシリコンを結晶成長させてガラス基板の表面側にシリ
コン層を形成する工程と、シリコン層上に析出した金属
を除去する工程と、シリコン層に所定の処理を施して半
導体素子を形成する工程とを備えた半導体装置の製造方
法において、シリコン層上に析出した金属を除去する工
程と、シリコン層上にゲッタリング層を形成する工程
と、シリコン層に所定の処理を施して半導体素子を形成
する工程とを備えている。
In a second method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming a seed for crystal growth on the surface side of a glass substrate and a step of growing silicon in a silicon-containing low melting point metal melt from the seed for crystal growth as a starting point. Forming a silicon layer on the surface side of the glass substrate, removing metal deposited on the silicon layer, and performing a predetermined process on the silicon layer to form a semiconductor element. The manufacturing method includes a step of removing a metal deposited on the silicon layer, a step of forming a gettering layer on the silicon layer, and a step of performing a predetermined process on the silicon layer to form a semiconductor element. .

【0028】上記半導体装置の第2製造方法では、シリ
コン層の表面側にゲッタリング層が形成されていること
から、シリコン層の表面側より拡散しようとするナトリ
ウムイオン等のアルカリ金属イオンはゲッタリング層に
取り込まれているため、シリコン層の界面近傍に拡散す
ることが防止される。そのため、シリコン層に形成され
る半導体素子は上記アルカリ金属イオンの影響を受けな
い。
In the second method of manufacturing a semiconductor device, since the gettering layer is formed on the surface side of the silicon layer, alkali metal ions such as sodium ions that are to diffuse from the surface side of the silicon layer are not gettered. Since it is taken into the layer, diffusion to the vicinity of the interface of the silicon layer is prevented. Therefore, the semiconductor element formed on the silicon layer is not affected by the alkali metal ions.

【0029】また、上記説明した第1の基板または第2
の基板の製造方法を用いてガラス基板上にシリコン層を
形成していることから、ガラス基板上に上記説明した特
性のシリコン層が得られる。そして、そのシリコン層に
所定の処理を施して半導体素子を形成することから、そ
の半導体素子は、バルクのシリコン基板に形成したのと
同様の高性能な特性が得られる。例えばシリコン層にチ
ャネル領域、ソース領域、ドレイン領域を形成した絶縁
ゲート型電界効果トランジスタは、高速動作、大電流密
度のトランジスタとなる。このように、シリコン層に
は、高速で大電流密度のトップゲート型TFT、ボトム
ゲート型TFT、デュアルゲート型TFT、エレクトロ
ルミネッセンス素子、電界放出型表示素子用トランジス
タ、ダイオード、容量、抵抗、光電池(太陽電池)、発
光素子、受光素子等の半導体素子を形成することが可能
になる。
Further, the first substrate or the second substrate
Since the silicon layer is formed on the glass substrate using the substrate manufacturing method described above, a silicon layer having the above-described characteristics can be obtained on the glass substrate. Then, since a predetermined process is performed on the silicon layer to form a semiconductor element, the semiconductor element has the same high-performance characteristics as those formed on a bulk silicon substrate. For example, an insulated gate field effect transistor in which a channel region, a source region, and a drain region are formed in a silicon layer is a high-speed transistor with a high current density. As described above, the silicon layer includes a high-speed, large-current-density top-gate TFT, bottom-gate TFT, dual-gate TFT, electroluminescence element, transistor for field-emission display element, diode, capacitance, resistance, photovoltaic cell ( It is possible to form semiconductor elements such as a solar cell, a light emitting element, and a light receiving element.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】本発明のシリコン層を有する基板
とその製造方法、およびその基板を用いた半導体装置と
その製造方法に係わる実施の形態を以下に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a substrate having a silicon layer according to the present invention, a method of manufacturing the same, a semiconductor device using the substrate and a method of manufacturing the same will be described below.

【0031】まず、本発明のシリコン層を有する第1の
基板に係わる実施の形態を、図1の概略構成断面図によ
って説明する。
First, an embodiment of the first substrate having a silicon layer according to the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG.

【0032】図1に示すように、第1の基板11は、ガ
ラス基板12の表面側には結晶成長のシード13として
段差が形成されていて、かつその結晶成長のシード13
を起点にして、シリコンを含む低融点金属溶融液(図示
省略)中のシリコンを結晶成長させてなるシリコン層1
4が形成されている。すなわち、上記シリコン層14
は、シリコンを含む低融点金属溶融液中のシリコンを結
晶成長のシード(段差)13を利用してグラフォエピタ
キシャル成長させたもので、単結晶シリコンからなる。
以下、本明細書でいう単結晶とは、亜結晶や転位を含む
単結晶も含めていう。このように、ガラス基板12の表
面側に結晶成長させてなるシリコン層14が形成されて
いる。
As shown in FIG. 1, the first substrate 11 has a step formed on the surface side of a glass substrate 12 as a seed 13 for crystal growth.
Silicon layer 1 formed by crystal-growing silicon in a low-melting metal melt containing silicon (not shown) starting from
4 are formed. That is, the silicon layer 14
Is obtained by growing silicon in a low-melting-point metal melt containing silicon by grapho-epitaxial growth using seeds (steps) 13 for crystal growth, and is made of single-crystal silicon.
Hereinafter, the single crystal in the present specification includes a subcrystal and a single crystal containing dislocations. Thus, the silicon layer 14 formed by crystal growth on the surface side of the glass substrate 12 is formed.

【0033】一方、ガラス基板12の裏面側には金属
(主としてナトリウムイオン等のアルカリ金属イオン)
のゲッタリング層15として、リンシリケートガラス
(以下PSGという)層が形成されている。このゲッタ
リング層15は、ホウ素リンシリケートガラス(以下B
PSGという)層もしくはホウ素シリケートガラス(以
下BSGという)層であってもよい。
On the other hand, a metal (mainly an alkali metal ion such as sodium ion) is provided on the back side of the glass substrate 12.
As a gettering layer 15, a phosphor silicate glass (hereinafter, referred to as PSG) layer is formed. This gettering layer 15 is made of boron phosphorus silicate glass (hereinafter referred to as B
PSG) layer or boron silicate glass (hereinafter BSG) layer.

【0034】上記第1の基板11では、ガラス基板12
の裏面側にゲッタリング層15が形成されていることか
ら、ガラス基板12中にナトリウムイオン等のアルカリ
金属イオンが含有されていても、そのアルカリ金属イオ
ンはゲッタリング層15中に取り込まれる。そのため、
ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンがシリコン層
14との界面近傍に拡散されることが防止される。よっ
て、第1の基板11にガラス基板12を用いることが可
能になる。
The first substrate 11 includes a glass substrate 12
Since the gettering layer 15 is formed on the back side of the substrate, even if the glass substrate 12 contains an alkali metal ion such as a sodium ion, the alkali metal ion is taken into the gettering layer 15. for that reason,
Alkali metal ions such as sodium ions are prevented from diffusing near the interface with the silicon layer 14. Therefore, the glass substrate 12 can be used as the first substrate 11.

【0035】また、上記シリコン層14は、単結晶で形
成されるため、その電子移動度は例えば540cm2
Vs程度になり、バルクのシリコン基板と同程度の電子
移動度が得られている。
Since the silicon layer 14 is formed of a single crystal, its electron mobility is, for example, 540 cm 2 /
Vs, which is equivalent to that of a bulk silicon substrate.

【0036】次に、本発明のシリコン層を有する第2の
基板に係わる実施の形態を、図2の概略構成断面図によ
って説明する。図2では、前記図1によって説明した構
成部品と同様のものには同一符号を付与する。
Next, an embodiment of the second substrate having a silicon layer according to the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. 2, the same components as those described with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0037】図2に示すように、第2の基板17は、ガ
ラス基板12の表面側には結晶成長のシード13として
段差が形成されていて、かつその結晶成長のシード13
を起点にシリコンを含む低融点金属溶融液(図示省略)
中のシリコンを結晶成長させてなるシリコン層14が形
成されている。すなわち、上記シリコン層14は、シリ
コンを含む低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長の
シード(段差)13を利用してグラフォエピタキシャル
成長させたもので、単結晶シリコンからなる。このよう
に、ガラス基板12の表面側に結晶成長させてなるシリ
コン層14が形成されている。さらにシリコン層14上
にはゲッタリング層18が形成されている。このゲッタ
リング層18は、金属(主としてナトリウムイオン等の
アルカリ金属イオン)をゲッタリングする、例えばPS
Gで形成されている。またはBPSGもしくはBSGで
あってもよい。
As shown in FIG. 2, the second substrate 17 has a step formed on the surface side of the glass substrate 12 as a seed 13 for crystal growth.
Low melting metal melt containing silicon starting from (not shown)
A silicon layer 14 formed by crystal growth of silicon inside is formed. That is, the silicon layer 14 is formed by growing silicon in a low-melting-point metal melt containing silicon by grapho-epitaxial growth using seeds (steps) 13 for crystal growth, and is made of single crystal silicon. Thus, the silicon layer 14 formed by crystal growth on the surface side of the glass substrate 12 is formed. Further, a gettering layer 18 is formed on the silicon layer 14. The gettering layer 18 is for gettering a metal (mainly an alkali metal ion such as sodium ion), for example, PS
G is formed. Alternatively, it may be BPSG or BSG.

【0038】上記第2の基板17では、シリコン層14
の表面側にゲッタリング層18が形成されていることか
ら、シリコン層14の表面側より拡散しようとするナト
リウムイオン等のアルカリ金属イオンはゲッタリング層
18に取り込まれる。そのため、ナトリウムイオン等の
アルカリ金属イオンがシリコン層14の界面近傍に拡散
することが防止される。よって、第2の基板17にガラ
ス基板12を用いることが可能になる。
In the second substrate 17, the silicon layer 14
Since the gettering layer 18 is formed on the surface of the silicon layer 14, alkali metal ions such as sodium ions that are to diffuse from the surface of the silicon layer 14 are taken into the gettering layer 18. Therefore, diffusion of alkali metal ions such as sodium ions near the interface of the silicon layer 14 is prevented. Therefore, the glass substrate 12 can be used as the second substrate 17.

【0039】また、上記シリコン層14は、単結晶で形
成されているため、その電子移動度は例えば540cm
2 /Vs程度になり、バルクのシリコン基板と同程度の
電子移動度となっている。
Since the silicon layer 14 is formed of a single crystal, its electron mobility is, for example, 540 cm.
2 / Vs, which is the same electron mobility as that of a bulk silicon substrate.

【0040】次に、本発明のシリコン層を有する第3の
基板に係わる実施の形態を、図3の概略構成断面図によ
って説明する。図3では、前記図1、図2によって説明
した構成部品と同様のものには同一符号を付与する。
Next, an embodiment of the third substrate having a silicon layer according to the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. In FIG. 3, the same components as those described with reference to FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

【0041】第3の基板19は、前記説明した第1の基
板11と前記説明した第2の基板17とを組み合わせた
構成のものである。すなわち、第3の基板19は、ガラ
ス基板12の表面側には結晶成長のシード13として段
差が形成されていて、かつその結晶成長のシード13を
起点に、シリコンを含む低融点金属溶融液(図示省略)
中のシリコンを結晶成長させてなるシリコン層14が形
成されている。すなわち、上記シリコン層14は、シリ
コンを含む低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長の
シード13(段差)を利用してグラフォエピタキシャル
成長させたもので、単結晶シリコンからなる。このよう
に、ガラス基板12の表面側に結晶成長させてなるシリ
コン層14が形成されている。
The third substrate 19 has a configuration in which the above-described first substrate 11 and the above-described second substrate 17 are combined. That is, the third substrate 19 has a step formed on the surface side of the glass substrate 12 as a seed 13 for crystal growth, and a low-melting-point metal melt (containing silicon) starting from the seed 13 for crystal growth. (Not shown)
A silicon layer 14 formed by crystal growth of silicon inside is formed. That is, the silicon layer 14 is formed by growing silicon in a low-melting-point metal melt containing silicon by grapho-epitaxial growth using the seeds 13 (steps) for crystal growth, and is made of single-crystal silicon. Thus, the silicon layer 14 formed by crystal growth on the surface side of the glass substrate 12 is formed.

【0042】さらにシリコン層14上にはゲッタリング
層18が形成されている。このゲッタリング層18は、
金属(主としてナトリウムイオン等のアルカリ金属イオ
ン)をゲッタリングするもので、例えばPSGで形成さ
れている。またはBPSGもしくはBSGであってもよ
い。
Further, a gettering layer 18 is formed on the silicon layer 14. This gettering layer 18
It is for gettering a metal (mainly an alkali metal ion such as a sodium ion), and is formed of, for example, PSG. Alternatively, it may be BPSG or BSG.

【0043】一方、ガラス基板12の裏面側にはゲッタ
リング層15が形成されている。このゲッタリング層1
5は、金属(主としてナトリウムイオン等のアルカリ金
属イオン)をゲッタリングするもので、例えばPSGで
形成されている。またはBPSGもしくはBSGであっ
てもよい。
On the other hand, a gettering layer 15 is formed on the back side of the glass substrate 12. This gettering layer 1
5 is for gettering a metal (mainly an alkali metal ion such as a sodium ion), and is formed of, for example, PSG. Alternatively, it may be BPSG or BSG.

【0044】上記第3の基板19では、ガラス基板12
の裏面側にゲッタリング層15が形成されていることか
ら、ガラス基板12中にナトリウムイオン等のアルカリ
金属イオンが含有されていても、そのアルカリ金属イオ
ンはゲッタリング層15中に取り込まれる。また、シリ
コン層14の表面側にゲッタリング層18が形成されて
いることから、シリコン層14の表面側より拡散しよう
とするナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンはゲッ
タリング層18に取り込まれる。そのため、ナトリウム
イオン等のアルカリ金属イオンがシリコン層14の界面
近傍に拡散することが防止される。よって、第3の基板
19にガラス基板12を用いることが可能になる。
In the third substrate 19, the glass substrate 12
Since the gettering layer 15 is formed on the back side of the substrate, even if the glass substrate 12 contains an alkali metal ion such as a sodium ion, the alkali metal ion is taken into the gettering layer 15. Further, since the gettering layer 18 is formed on the surface side of the silicon layer 14, alkali metal ions such as sodium ions that are to diffuse from the surface side of the silicon layer 14 are taken into the gettering layer 18. Therefore, diffusion of alkali metal ions such as sodium ions near the interface of the silicon layer 14 is prevented. Therefore, the glass substrate 12 can be used as the third substrate 19.

【0045】また、上記シリコン層14は、単結晶で形
成されるため、その電子移動度は例えば540cm2
Vs程度になり、バルクのシリコン基板と同程度の電子
移動度が得られている。
Since the silicon layer 14 is formed of a single crystal, its electron mobility is, for example, 540 cm 2 /
Vs, which is equivalent to that of a bulk silicon substrate.

【0046】上記第1,第2,第3の基板11,17,
19では、結晶成長のシード13として段差を用いた
が、ガラス基板12上にシリコンとの格子整合性が得ら
れるような層(図示省略)として、例えばサファイア
層、スピネル層もしくはフッ化カルシウム層を形成し
て、それを結晶成長のシード13とすることも可能であ
る。この場合のシリコン層14は、シリコンとの格子整
合性が得られるような層を起点にシリコンを含む低融点
金属溶融液(図示省略)中のシリコンを結晶成長(下地
の結晶方位を受け継いで結晶成長させる通常のエピタキ
シャル成長)させて形成される。
The first, second, and third substrates 11, 17,
In step 19, a step was used as the seed 13 for crystal growth. However, as a layer (not shown) on the glass substrate 12 for obtaining lattice matching with silicon, for example, a sapphire layer, a spinel layer, or a calcium fluoride layer was used. It can be formed and used as a seed 13 for crystal growth. In this case, the silicon layer 14 is formed by growing silicon in a low-melting-point metal melt (not shown) containing silicon from a layer capable of obtaining lattice matching with silicon as a starting point. (Normal epitaxial growth for growth).

【0047】なお、上記各実施の形態で説明したシリコ
ンを含む低融点金属溶融液の低融点金属には、インジウ
ム、ガリウム、スズ、ビスマス、鉛、亜鉛、アンチモン
およびアルミニウムのうちの1種もしくは複数種を用い
ることができ、好ましくは、スズ、鉛もしくはスズと鉛
の合金を用いる。
The low-melting-point metal of the low-melting-point metal-containing liquid containing silicon described in each of the above embodiments includes one or more of indium, gallium, tin, bismuth, lead, zinc, antimony and aluminum. Seeds can be used, preferably tin, lead or an alloy of tin and lead.

【0048】次に、本発明のシリコン層を有する基板の
第1の製造方法に係わる実施の形態を、図4の製造工程
図によって説明する。図4では、前記図1〜図3によっ
て説明したのと同様の構成部品には同一符号を付与す
る。
Next, an embodiment of the first method for manufacturing a substrate having a silicon layer according to the present invention will be described with reference to the manufacturing process diagram of FIG. 4, the same components as those described with reference to FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.

【0049】シリコン層を有する第1の基板の製造方法
は、図4の(1)に示すように、ガラス基板12には、
その裏面側に金属、特にはナトリウムイオン等のアルカ
リ金属イオンをゲッタリングするゲッタリング層15が
形成されているものを用意する。このゲッタリング層1
5は、例えばPSG膜で形成されている。もしくは、B
PSG膜、BSG膜で形成することも可能である。上記
ゲッタリング層15の形成方法としては、低温成膜技術
を用いる。例えばプロセス温度(基板温度)が500℃
〜650℃程度の減圧CVD法、もしくは基板温度を4
00℃以下に設定したプラズマCVD法、スパッタリン
グ等を用いる。
As shown in FIG. 4A, a method for manufacturing a first substrate having a silicon layer includes the steps of:
A substrate on which a gettering layer 15 for gettering a metal, particularly an alkali metal ion such as a sodium ion on the back surface side is prepared. This gettering layer 1
5 is formed of, for example, a PSG film. Or B
It is also possible to form with a PSG film or a BSG film. As a method for forming the gettering layer 15, a low-temperature film forming technique is used. For example, the process temperature (substrate temperature) is 500 ° C.
~ 650 ° C. under reduced pressure CVD or substrate temperature of 4
A plasma CVD method, sputtering, or the like set at a temperature of 00 ° C. or lower is used.

【0050】そして、通常のレジスト塗布技術によって
レジスト膜の形成、リソグラフィー技術によってレジス
ト膜でエッチングマスク(図示省略)を形成した後、エ
ッチングによって上記ガラス基板12の表面側に結晶成
長のシード13となる段差を形成する。その後、エッチ
ングマスクとして用いたレジスト膜を除去する。
Then, after forming a resist film by a normal resist coating technique and forming an etching mask (not shown) with the resist film by a lithography technique, it becomes a seed 13 for crystal growth on the surface side of the glass substrate 12 by etching. A step is formed. After that, the resist film used as the etching mask is removed.

【0051】次いで図4の(2)に示すように、結晶成
長のシード13を起点にしてシリコン含有低融点金属溶
融液(図示省略)中のシリコンを結晶成長させてガラス
基板12の表面側にシリコン層14を形成する。このよ
うにして、シリコン層14を有する第1の基板11が形
成される。
Next, as shown in FIG. 4B, silicon in the silicon-containing low-melting-point metal melt (not shown) is crystal-grown from the seed 13 for crystal growth as a starting point. A silicon layer 14 is formed. Thus, the first substrate 11 having the silicon layer 14 is formed.

【0052】なお、上記ゲッタリング層15は、結晶成
長のシード13を形成した後、もしくはシリコン層14
を形成した後に形成してもよい。
The gettering layer 15 is formed after the seed 13 for crystal growth is formed or after the silicon layer 14 is formed.
May be formed after forming.

【0053】上記結晶成長の方法としては、後に詳述す
るが以下のような方法がある。
As a method of the crystal growth, there is the following method, which will be described in detail later.

【0054】結晶成長法:結晶成長のシードを形成し
たガラス基板の表面側に非晶質シリコンもしくは多結晶
シリコンからなるシリコン薄膜を形成した後、少なくと
もそのシリコン薄膜と低融点金属溶融液とを接触させて
加熱保持し、低融点金属溶融液中にシリコン薄膜を溶解
させてシリコン含有低融点金属溶融液を生成する。そし
て冷却処理を行って、結晶成長のシードを起点にして、
シリコン含有低融点金属溶融液中のシリコンをガラス基
板の表面側に結晶成長させ、シリコン層を形成する。
Crystal growth method: After forming a silicon thin film made of amorphous silicon or polycrystalline silicon on the surface side of a glass substrate on which a seed for crystal growth is formed, at least the silicon thin film is brought into contact with a low melting point metal melt. Then, the mixture is heated and held, and the silicon thin film is dissolved in the low-melting-point metal melt to produce a silicon-containing low-melting-point metal melt. Then, by performing a cooling process, starting from the seed for crystal growth,
Crystals of silicon in the silicon-containing low melting metal melt are grown on the surface side of the glass substrate to form a silicon layer.

【0055】結晶成長法:ガラス基板の表面側に結晶
成長のシードを形成したガラス基板を用意し、少なくと
もそのガラス基板の表面側とシリコン含有低融点金属溶
融液とを接触させ、その後冷却処理を行って、結晶成長
のシードを起点にして、シリコン含有低融点金属溶融液
中のシリコンをガラス基板の表面側に結晶成長させ、シ
リコン層を形成する。
Crystal growth method: A glass substrate having a crystal growth seed formed on the surface side of a glass substrate is prepared, and at least the surface side of the glass substrate is brought into contact with a silicon-containing low-melting-point metal melt, followed by cooling. Then, the silicon in the silicon-containing low-melting-point metal melt is crystal-grown on the surface side of the glass substrate starting from the seed for crystal growth to form a silicon layer.

【0056】結晶成長法:結晶成長のシードを形成し
たガラス基板の表面側に非晶質シリコンもしくは多結晶
シリコンからなるシリコン薄膜と低融点金属層とを形成
した後、加熱処理により低融点金属を溶解するとともに
その溶融液中にシリコン薄膜を溶解してシリコン含有低
融点金属溶融液を生成する。そして冷却処理を行って、
結晶成長のシードを起点にして、シリコン含有低融点金
属溶融液中のシリコンをガラス基板の表面側に結晶成長
させ、シリコン層を形成する。
Crystal growth method: A silicon thin film made of amorphous silicon or polycrystalline silicon and a low melting point metal layer are formed on the surface side of a glass substrate on which a seed for crystal growth has been formed, and then the low melting point metal is removed by heat treatment. Dissolve and dissolve the silicon thin film in the melt to produce a silicon-containing low melting metal melt. And perform a cooling process,
Starting from a seed for crystal growth, silicon in the silicon-containing low-melting-point metal melt is crystal-grown on the surface side of the glass substrate to form a silicon layer.

【0057】結晶成長法:結晶成長のシードを形成し
たガラス基板の表面側にシリコン含有低融点金属層を形
成した後、加熱処理によりシリコン含有低融点金属溶融
液を生成する。そして冷却処理を行って、結晶成長のシ
ードを起点にして、シリコン含有低融点金属溶融液中の
シリコンをガラス基板の表面側に結晶成長させ、シリコ
ン層を形成する。
Crystal growth method: After forming a silicon-containing low melting point metal layer on the surface side of a glass substrate on which a seed for crystal growth has been formed, a silicon-containing low melting point metal melt is generated by heat treatment. Then, by performing a cooling process, the silicon in the silicon-containing low-melting-point metal melt is crystal-grown on the surface side of the glass substrate starting from the seed for crystal growth to form a silicon layer.

【0058】上記第1の基板の製造方法では、ガラス基
板12にはその裏面側にナトリウムイオン等のアルカリ
金属イオンをゲッタリングするゲッタリング層15が形
成されていることから、ガラス基板12中にナトリウム
イオン等のアルカリ金属イオンが含有されていても、そ
のアルカリ金属イオンはゲッタリング層15に取り込ま
れる。そのため、ガラス基板12上に形成されるシリコ
ン層14との界面近傍にナトリウムイオン等のアルカリ
金属イオンの拡散が防止される。よって、半導体素子が
形成されるシリコン層14を有する基板をガラス基板1
2を用いて形成することが可能になる。
In the first substrate manufacturing method, since the gettering layer 15 for gettering alkali metal ions such as sodium ions is formed on the back surface of the glass substrate 12, Even if an alkali metal ion such as a sodium ion is contained, the alkali metal ion is taken into the gettering layer 15. Therefore, diffusion of alkali metal ions such as sodium ions near the interface with the silicon layer 14 formed on the glass substrate 12 is prevented. Therefore, the substrate having the silicon layer 14 on which the semiconductor element is formed is
2 can be formed.

【0059】また、上記ガラス基板12には、低融点ガ
ラス基板を用いることが可能になる。この低融点ガラス
基板には、例えば最高使用温度(ほとんど歪点と同じ温
度なので、以下歪点と記す)が665℃のアルミノケイ
酸ガラス(例えばコーニング社のガラスコード番号17
23)、歪点が510℃のホウケイ酸ガラス(例えばコ
ーニング社のガラスコード番号7740)等がある。
Further, a low melting point glass substrate can be used as the glass substrate 12. The low melting point glass substrate has, for example, an aluminosilicate glass having a maximum operating temperature of 665 ° C. (because the temperature is almost the same as the strain point, hereinafter referred to as a strain point) (for example, glass code number 17 of Corning)
23), borosilicate glass having a strain point of 510 ° C. (for example, glass code number 7740 of Corning) and the like.

【0060】本発明のシリコン層を有する基板の第2の
製造方法に係わる実施の形態を、図5の製造工程図によ
って説明する。図5では、前記図1〜図3によって説明
したのと同様の構成部品には同一符号を付与する。
An embodiment of the second method for manufacturing a substrate having a silicon layer according to the present invention will be described with reference to a manufacturing process diagram of FIG. 5, the same components as those described with reference to FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.

【0061】シリコン層を有する第2の基板の製造方法
は、図5の(1)に示すように、ガラス基板12の表面
側に、通常のレジスト塗布によりレジスト膜を形成した
後、リソグラフィー技術によりレジスト膜でエッチング
マスク(図示省略)を形成する。そして、エッチングに
より上記ガラス基板12の表面側に結晶成長のシード1
3となる段差を形成する。その後、エッチングマスクと
して用いたレジスト膜を除去する。
As shown in FIG. 5A, a method of manufacturing a second substrate having a silicon layer is to form a resist film on the surface side of a glass substrate 12 by a normal resist coating, and then use a lithography technique. An etching mask (not shown) is formed using a resist film. Then, a seed 1 for crystal growth is formed on the surface side of the glass substrate 12 by etching.
A level difference of 3 is formed. After that, the resist film used as the etching mask is removed.

【0062】次いで図5の(2)に示すように、結晶成
長のシード13を起点にしてシリコン含有低融点金属溶
融液(図示省略)中のシリコンを結晶成長させてガラス
基板12の表面側にシリコン層14を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, silicon in the silicon-containing low-melting-point metal melt (not shown) is crystal-grown from the seed 13 for crystal growth as a starting point, and is formed on the surface side of the glass substrate 12. A silicon layer 14 is formed.

【0063】さらに図5の(3)に示すように、上記シ
リコン層14の表面側に析出した金属(図示省略)を除
去した後、上記シリコン層14の表面に金属、特にはナ
トリウムイオン等のアルカリ金属イオンをゲッタリング
するゲッタリング層18を形成する。このゲッタリング
層18は、PSG膜で形成されている。もしくは、BP
SG膜、BSG膜で形成することも可能である。上記ゲ
ッタリング層18の形成方法としては、低温成膜技術を
用いる。例えばプロセス温度(基板温度)が500℃〜
650℃程度の減圧CVD法、もしくは基板温度を40
0℃以下に設定したプラズマCVD法、スパッタリング
等を用いる。このようにして、シリコン層を有する第2
の基板17が形成される。
Further, as shown in FIG. 5C, after the metal (not shown) deposited on the surface side of the silicon layer 14 is removed, the surface of the silicon layer 14 is exposed to a metal such as sodium ion. A gettering layer 18 for gettering alkali metal ions is formed. This gettering layer 18 is formed of a PSG film. Or BP
It is also possible to form with an SG film or a BSG film. As a method for forming the gettering layer 18, a low-temperature film forming technique is used. For example, if the process temperature (substrate temperature) is 500 ° C.
The low pressure CVD method of about 650 ° C. or the substrate temperature of 40
A plasma CVD method, sputtering, or the like set at 0 ° C. or lower is used. Thus, the second layer having the silicon layer
Is formed.

【0064】なお、上記ゲッタリング層15は、結晶成
長のシード13を形成した後、シリコン層14を形成し
た後、もしくはゲッタリング層18を形成した後に形成
してもよい。
The gettering layer 15 may be formed after the seed 13 for crystal growth is formed, after the silicon layer 14 is formed, or after the gettering layer 18 is formed.

【0065】上記シリコン単結晶の結晶成長の方法とし
ては、前述した結晶成長法〜のような方法のいずれ
かを用いる。
As a method of crystal growth of the silicon single crystal, any one of the above-described methods of crystal growth or the like is used.

【0066】上記第2の基板の製造方法では、シリコン
層14の表面にゲッタリング層18を形成することか
ら、シリコン層14の表面側より拡散しようとするナト
リウムイオン等のアルカリ金属イオンはゲッタリング層
18に取り込まれるため、シリコン層14の界面近傍に
ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンの拡散が防止
される。よって、半導体素子が形成されるシリコン層1
4を有する基板をガラス基板12を用いて形成すること
が可能になる。
In the second method of manufacturing the substrate, since the gettering layer 18 is formed on the surface of the silicon layer 14, alkali metal ions such as sodium ions which are to diffuse from the surface of the silicon layer 14 are not gettered. Since it is taken into the layer 18, diffusion of alkali metal ions such as sodium ions near the interface of the silicon layer 14 is prevented. Therefore, the silicon layer 1 on which the semiconductor element is formed
4 can be formed using the glass substrate 12.

【0067】次に、第3の基板の製造方法を図を用いな
いで以下に説明する。なお、第3の基板の構成部品のう
ち、前記第1,第2の基板の構成部品と同様のものには
同一符号を付与して説明する。
Next, a method of manufacturing the third substrate will be described below without using the drawings. Note that, of the components of the third substrate, the same components as those of the first and second substrates are denoted by the same reference numerals and described.

【0068】前記第1の基板の製造方法により第1の基
板11を形成した後、前記第2の基板の製造方法によ
り、そのガラス基板12の表面側に形成されたシリコン
層14の表面にゲッタリング層18を形成する。この場
合のガラス基板12の裏面側に形成するゲッタリング層
15は、PSG、BPSGもしくはBSGで形成する。
またシリコン層14の表面側に形成するゲッタリング層
18も、PSG、BPSGもしくはBSGで形成する。
After the first substrate 11 is formed by the method of manufacturing the first substrate, a getter is formed on the surface of the silicon layer 14 formed on the surface side of the glass substrate 12 by the method of manufacturing the second substrate. The ring layer 18 is formed. In this case, the gettering layer 15 formed on the back surface side of the glass substrate 12 is formed of PSG, BPSG, or BSG.
The gettering layer 18 formed on the surface side of the silicon layer 14 is also formed of PSG, BPSG, or BSG.

【0069】上記のように、ガラス基板12に裏面側に
ゲッタリング層15を形成し、シリコン層14の表面側
にゲッタリング層18を形成した第3の基板では、前記
第1の基板11と前記第2の基板17との両方の作用効
果が得られる。
As described above, in the third substrate in which the gettering layer 15 is formed on the back surface side of the glass substrate 12 and the gettering layer 18 is formed on the front surface side of the silicon layer 14, The same effects as those of the second substrate 17 can be obtained.

【0070】ここで、前記シリコン層14を構成するシ
リコン単結晶の成長方法の具体的な一例を、以下に説明
する。
Here, a specific example of a method of growing a silicon single crystal constituting the silicon layer 14 will be described below.

【0071】前記結晶成長法を、図6の製造工程図に
よって以下に説明する。結晶成長法は、図6の(1)
に示すように、ガラス基板12の表面側に、反応性イオ
ンエッチングなどの異方性ドライエッチングにより段差
を形成して結晶成長のシード13を設ける。または、図
示はしないが、低温成膜技術として、減圧CVD法、プ
ラズマCVD法もしくはスパッタリングによって、絶縁
基体の表面側に結晶成長のシードなるものでシリコンと
の格子整合性を有するような物質、例えばサファイアか
らなるシード層を形成する。このシード層には、スピネ
ル、フッ化カルシウム等を用いることも可能である。
The crystal growth method will be described below with reference to the manufacturing process diagram of FIG. The crystal growth method is shown in FIG.
As shown in (1), a step is formed on the surface side of the glass substrate 12 by anisotropic dry etching such as reactive ion etching to provide a seed 13 for crystal growth. Alternatively, although not shown, as a low-temperature film forming technique, a substance which is a seed for crystal growth on the surface side of the insulating substrate and has lattice matching with silicon by a low pressure CVD method, a plasma CVD method or sputtering, for example, A seed layer made of sapphire is formed. For the seed layer, spinel, calcium fluoride, or the like can be used.

【0072】以下、上記ガラス基板12に低融点ガラス
基板を用い、段差を結晶成長のシード13とした場合を
説明する。なお、この低融点ガラス基板には、例えば最
高使用温度(ほとんど歪点と同じなので、以下歪点で記
す)が665℃のアルミノケイ酸ガラス(例えばコーニ
ング社のガラスコード番号1723)、歪点が510℃
のホウケイ酸ガラス(例えばコーニング社のガラスコー
ド番号7740)等がある。
Hereinafter, a case where a low melting point glass substrate is used as the glass substrate 12 and the step is used as a seed 13 for crystal growth will be described. The low-melting-point glass substrate has, for example, an aluminosilicate glass (for example, glass code number 1723 of Corning) having a maximum operating temperature of 665 ° C. (because it is almost the same as the strain point) and a strain point of 510 ° C. ° C
(For example, Corning Glass Code No. 7740).

【0073】次いで図6の(2)に示すように、低温成
膜技術によって、ガラス基板12の表面側に、非晶質シ
リコンもしくは多結晶シリコンからなるシリコン薄膜2
1を例えば5nm〜10μm(好ましくは20nm〜5
μm)の範囲で所定の膜厚に形成する。上記低温成膜技
術としては、例えばプロセス温度(基板温度)が例えば
500℃〜650℃の減圧CVD法、もしくは基板温度
を400℃以下に設定したスパッタリング、プラズマC
VD法等を用いる。
Next, as shown in FIG. 6B, a silicon thin film 2 made of amorphous silicon or polycrystalline silicon is formed on the surface side of the glass substrate 12 by a low-temperature film forming technique.
1 is, for example, 5 nm to 10 μm (preferably 20 nm to 5 μm).
(μm). Examples of the low-temperature film forming technique include a low-pressure CVD method in which a process temperature (substrate temperature) is, for example, 500 ° C. to 650 ° C.
The VD method or the like is used.

【0074】その後、図6の(3)に示すように、槽内
に貯えれた低融点金属溶融液22中にガラス基板12を
浸漬して、少なくとも上記シリコン薄膜21と低融点金
属溶融液22とを接触させ、このシリコン薄膜21を低
融点金属溶融液22中に溶解させてシリコン含有低融点
金属溶融液を生成する。その際、低融点金属溶融液22
はガラス基板12の最高使用温度(ほぼガラスの歪点)
以下の温度に保持しておく。なお、低融点金属溶融液2
2が溶融状態を保つ温度は、シリコンが含まれる割合に
より異なる。また低融点金属溶融液22上の雰囲気は、
水素雰囲気、水素と不活性なガス(希ガス)との混合雰
囲気もしくは不活性なガス(希ガス)雰囲気とする。ま
たは還元性雰囲気であってもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 6C, the glass substrate 12 is immersed in the low melting point metal melt 22 stored in the tank, and at least the silicon thin film 21 and the low melting point metal melt 22 are melted. The silicon thin film 21 is dissolved in the low melting point metal melt 22 to generate a silicon-containing low melting point metal melt. At this time, the low melting metal melt 22
Is the maximum operating temperature of the glass substrate 12 (almost the strain point of glass)
Keep the temperature below. In addition, the low melting point metal melt 2
The temperature at which 2 maintains a molten state depends on the ratio of silicon. The atmosphere on the low melting point metal melt 22 is
The atmosphere is a hydrogen atmosphere, a mixed atmosphere of hydrogen and an inert gas (rare gas), or an inert gas (rare gas) atmosphere. Alternatively, the atmosphere may be a reducing atmosphere.

【0075】例えば、低融点金属溶融液22にスズ溶融
液もしくはスズ鉛合金溶融液からなるスズ系金属溶融液
を用いた場合には、そのスズ系金属溶融液中に溶解する
シリコン量にもよるが、400℃〜1200℃のスズ系
金属溶融液を用いることができる。例えば溶解するシリ
コンの比率を0.0005wt%〜0.03wt%とし
てスズ系金属溶融液の温度を400℃〜650℃とした
場合には、ガラス基板12には歪点がおよそ665℃の
アルミケイ酸ガラスを用いることができ、さらにスズ系
金属溶融液の温度がその他のプロセス温度とともに50
0℃以下の場合には歪点がおよそ510℃のホウケイ酸
ガラスを用いることができる。
For example, when a tin-based metal melt comprising a tin melt or a tin-lead alloy melt is used as the low-melting metal melt 22, it depends on the amount of silicon dissolved in the tin-based metal melt. However, a tin-based metal melt at 400 ° C. to 1200 ° C. can be used. For example, when the ratio of the dissolved silicon is 0.0005 wt% to 0.03 wt% and the temperature of the tin-based metal melt is 400 ° C to 650 ° C, the glass substrate 12 has an aluminum silicate having a strain point of about 665 ° C. Glass may be used, and the temperature of the tin-based metal melt may be increased by 50
When the temperature is 0 ° C. or lower, borosilicate glass having a strain point of about 510 ° C. can be used.

【0076】そして所定時間、例えば30秒〜60分、
好ましくは10分〜30分間、上記低融点金属溶融液2
2中に上記ガラス基板12を浸漬させて、上記シリコン
薄膜21を低融点金属溶融液22中に溶解させた後、低
融点金属溶融液22中よりガラス基板12を引き上げる
ことによりガラス基板12を徐冷(冷却処理)する、も
しくは低融点金属溶融液22中にガラス基板12を浸漬
させた状態で冷却処理を行う。
Then, for a predetermined time, for example, 30 seconds to 60 minutes,
Preferably, the low melting point metal melt 2 is used for 10 to 30 minutes.
After the glass substrate 12 is immersed in the metal melt 2 to dissolve the silicon thin film 21 in the low-melting metal melt 22, the glass substrate 12 is pulled up from the low-melt metal melt 22 to gradually lower the glass substrate 12. Cooling (cooling processing) or cooling processing is performed with the glass substrate 12 immersed in the low-melting-point metal melt 22.

【0077】上記シリコンの結晶成長速度は0.1μm
/分〜0.3μm/分であり、冷却速度は0.1℃/分
〜0.3℃/分であることから、例えば成長させる結晶
層の厚さが35nmであれば、成長所要時間は20秒〜
6秒と短い。そのため、冷却操作は引き上げ操作とな
る。なお、成長所要時間は、例えば低融点金属溶融液1
5中のシリコンの含有量を調整することにより最適化で
きる。
The crystal growth rate of the silicon is 0.1 μm
/ Min to 0.3 μm / min, and the cooling rate is 0.1 ° C./min to 0.3 ° C./min. For example, if the thickness of the crystal layer to be grown is 35 nm, the time required for the growth is 20 seconds ~
It's as short as 6 seconds. Therefore, the cooling operation is a lifting operation. The time required for the growth is, for example, the low melting point metal melt 1
5 can be optimized by adjusting the silicon content.

【0078】一方、例えば成長させる結晶層の厚さが5
μmであれば、成長所要時間は50分〜17分と長い。
そのため、冷却操作は浸漬した状態での冷却となり、そ
の冷却時間には50分〜17分が必要となる。なお、冷
却時間は、例えば低融点金属溶融液15中のシリコンの
含有量を調整することにより最適化できる。
On the other hand, if the thickness of the crystal layer to be grown is 5
If it is μm, the growth time is as long as 50 minutes to 17 minutes.
Therefore, the cooling operation is cooling in a immersed state, and the cooling time requires 50 minutes to 17 minutes. The cooling time can be optimized, for example, by adjusting the content of silicon in the low melting point metal melt 15.

【0079】このようにして、図6の(4)に示すよう
に、結晶成長のシード13を起点に低融点金属溶融液2
2〔前記図6の(3)参照〕中に溶解したシリコンが結
晶成長(グラフォエピタキシャル成長)し、ガラス基板
12の表面側に単結晶シリコンのシリコン層14を形成
する。このシリコン層14は、結晶成長のシード13と
なる段差の底部と側壁とがほぼ直角に形成されているた
め、(100)面のシリコン単結晶からなり、このシリ
コン単結晶は亜粒界や転位を含む場合もある。なお、シ
リコン層14の厚さは、例えばシリコン薄膜21の厚さ
によりほぼ決定されるため、シリコン薄膜21の厚さを
制御することによって、シリコン層14の厚さを制御す
ることも可能である。また、上記結晶成長の結果、上記
シリコン層14上には低融点金属(図示省略)を析出す
る。
In this manner, as shown in FIG. 6D, the low melting point metal melt 2
2 (see (3) in FIG. 6) crystal grows (grapho-epitaxial growth) to form a silicon layer 14 of single crystal silicon on the surface side of the glass substrate 12. Since the bottom and the side wall of the step serving as the seed 13 for crystal growth are formed substantially at right angles to each other, the silicon layer 14 is composed of a (100) plane silicon single crystal. May be included. Since the thickness of the silicon layer 14 is substantially determined by, for example, the thickness of the silicon thin film 21, it is possible to control the thickness of the silicon layer 14 by controlling the thickness of the silicon thin film 21. . As a result of the crystal growth, a low melting point metal (not shown) is deposited on the silicon layer 14.

【0080】上記図示したように、結晶成長のシード1
3が段差のみで形成されている場合には、その段差を起
点として単結晶シリコンが析出されて成長し、シリコン
層14がいわゆる島状に形成される。またシリコン薄膜
21の膜厚を厚くし段差の間隔を短くしてガラス基板1
2の引き上げ速度を調整することにより、ガラス基板1
2の表面側全体にわたってシリコン層14を形成するこ
とも可能である。
As shown above, seed 1 for crystal growth was used.
In the case where 3 is formed only with a step, single crystal silicon is deposited and grown starting from the step, and silicon layer 14 is formed in a so-called island shape. Also, the thickness of the silicon thin film 21 is increased and the interval between
By adjusting the lifting speed of the glass substrate 1,
It is also possible to form the silicon layer 14 over the entire surface side of the second.

【0081】その後、塩酸等の酸を用いてシリコン層1
4上の低融点金属(図示省略)を除去する。その結果、
ガラス基板12上に結晶成長のシード13を起点として
単結晶シリコンを析出してなるシリコン層14が形成さ
れた、いわゆるSOI(Silicon on Insulatorの略であ
り、以下SOIという)基板となる。
Thereafter, the silicon layer 1 is formed using an acid such as hydrochloric acid.
4 to remove the low melting point metal (not shown). as a result,
This is a so-called SOI (Silicon on Insulator, hereinafter referred to as SOI) substrate in which a silicon layer 14 formed by depositing single crystal silicon from a crystal growth seed 13 as a starting point is formed on a glass substrate 12.

【0082】次に、前記結晶成長法を、図7の製造工
程図によって以下に説明する。結晶成長法は、図7の
(1)に示すように、前記結晶成長法と同様の方法に
より、前記結晶成長法と同様のガラス基板12を用
い、そのガラス基板12の表面側に、段差またはシリコ
ンとの格子整合性を有するような物質(例えばサファイ
ア、スピネルもしくはフッ化カルシウム)からなるシー
ド層を形成して、結晶成長のシード13を構成する。以
下、上記ガラス基板12に低融点ガラス基板を用い、段
差を結晶成長のシード13とした場合を説明する。
Next, the crystal growth method will be described below with reference to the manufacturing process diagram of FIG. In the crystal growth method, as shown in FIG. 7A, a glass substrate 12 similar to the crystal growth method is used and a step or a step is formed on the surface side of the glass substrate 12 by the same method as the crystal growth method. A seed layer made of a material having lattice matching with silicon (for example, sapphire, spinel, or calcium fluoride) is formed to form a seed 13 for crystal growth. Hereinafter, a case where a low melting point glass substrate is used as the glass substrate 12 and a step is used as a seed 13 for crystal growth will be described.

【0083】その後図7の(2)に示すように、上記ガ
ラス基板12の表面側をシリコン含有低融点金属溶融液
23中に浸漬することにより、少なくとも上記ガラス基
板12の表面側とシリコン含有低融点金属溶融液とを接
触させる。このとき、ガラス基板12の全体を浸漬して
も差し支えはない。このシリコン含有低融点金属溶融液
23の温度は低融点ガラスの歪点未満の温度とする。上
記シリコン含有低融点金属溶融液23には、一例とし
て、シリコンを含むスズ溶融液もしくはシリコンを含む
スズ鉛合金溶融液からなるシリコン含有スズ系金属溶融
液を用いることができる。ここでは、シリコン含有スズ
溶融液を用いた。例えばシリコン含有スズ溶融液は、シ
リコンの含有量が0.0005w%〜0.03w%とす
れば400℃〜650℃程度で溶融液状態にある。その
ため、ガラス基板12に加えられる温度は400℃〜6
50℃程度となる。なお、ガラス基板12の表面側のみ
をシリコン含有低融点金属溶融液23に浸漬してもよ
い。
Thereafter, as shown in FIG. 7B, the surface side of the glass substrate 12 is immersed in a silicon-containing low melting point metal melt 23 so that at least the surface side of the glass substrate 12 and the silicon-containing low melting point metal are melted. Contact with the melting metal melt. At this time, the entire glass substrate 12 may be immersed. The temperature of the silicon-containing low melting point metal melt 23 is set to a temperature lower than the strain point of the low melting point glass. As the silicon-containing low melting point metal melt 23, for example, a silicon-containing tin-based metal melt comprising a silicon-containing tin melt or a silicon-containing tin-lead alloy melt can be used. Here, a silicon-containing tin melt was used. For example, a silicon-containing tin melt is in a molten state at about 400 ° C. to 650 ° C. when the silicon content is 0.0005% to 0.03% by weight. Therefore, the temperature applied to the glass substrate 12 is 400 ° C. to 6 ° C.
It will be about 50 ° C. Note that only the surface side of the glass substrate 12 may be immersed in the silicon-containing low-melting-point metal melt 23.

【0084】上記シリコン含有スズ溶融液のシリコンの
含有量は、0.0005wt%〜0.03wt%、好ま
しくは0.0035wt%〜0.014wt%とする。
シリコンの含有量が0.0005wt%未満の場合に
は、シリコン単結晶の析出量が少なく、量産性が得られ
ない。またシリコンの含有量が0.03wt%より多い
場合には、シリコン含有スズ系金属溶融液の温度を高く
しなければならなくなり、低融点ガラス基板を用いるこ
とが困難になる。しかしながら、ガラス基板12に石英
基板(一例として、歪点は990℃)、高耐熱性ガラス
基板を用いる場合には、各材料の最高使用温度(または
歪点)に対応してシリコン含有スズ系金属溶融液の融点
が1200℃程度になるまでシリコンの含有量を増やす
ことも可能である。
The silicon content of the above-mentioned silicon-containing tin melt is 0.0005% to 0.03% by weight, preferably 0.0035% to 0.014% by weight.
If the silicon content is less than 0.0005 wt%, the amount of silicon single crystal deposited is small, and mass productivity cannot be obtained. If the silicon content is more than 0.03 wt%, the temperature of the silicon-containing tin-based metal melt must be increased, making it difficult to use a low-melting glass substrate. However, when a quartz substrate (for example, the strain point is 990 ° C.) and a high heat-resistant glass substrate are used for the glass substrate 12, the silicon-containing tin-based metal is used in accordance with the maximum operating temperature (or the strain point) of each material. It is also possible to increase the silicon content until the melting point of the melt reaches about 1200 ° C.

【0085】また上記シリコン含有スズ系金属溶融液に
シリコンを含むスズ鉛合金溶融液を用いる場合には、例
えばスズ15%+鉛85%のスズ鉛合金にシリコンを
0.05wt%〜0.14wt含む溶融液を用いる。た
だし上記スズと鉛の比率は一例であって、上記値に限定
されることはなく、適宜選択することができる。
When a tin-lead alloy melt containing silicon is used as the silicon-containing tin-based metal melt, for example, 0.05 wt% to 0.14 wt% of silicon is added to a tin lead alloy of 15% tin + 85% lead. Use a melt containing However, the ratio of tin to lead is an example, and is not limited to the above value, and can be appropriately selected.

【0086】そして一定時間、例えば10秒〜30分、
好ましくは5分〜10分、浸漬保持する。その後、上記
シリコン含有低融点金属溶融液23中よりガラス基板1
2を引き上げることで、もしくはシリコン含有低融点金
属溶融液23中にガラス基板12を浸漬した状態で冷却
処理することにより、図7の(3)に示すように、結晶
成長のシード13を起点にしてシリコン含有低融点金属
溶融液23〔図7の(2)参照〕中よりシリコンを結晶
成長(グラフォエピタキシャル成長)させて、ガラス基
板12の表面側に単結晶シリコンのシリコン層14を形
成する。このシリコン層14は、段差底部と段差側壁と
がほぼ直角に形成されているため、(100)面のシリ
コン単結晶が得られる。
Then, for a certain period of time, for example, 10 seconds to 30 minutes,
It is preferably immersed for 5 to 10 minutes. Thereafter, the glass substrate 1 is removed from the silicon-containing low melting point metal melt 23.
2 or by cooling the glass substrate 12 in a state where the glass substrate 12 is immersed in the silicon-containing low-melting-point metal melt 23, as shown in FIG. Silicon is crystal-grown (grapho-epitaxial growth) from the silicon-containing low-melting-point metal melt 23 (see (2) of FIG. 7) to form a silicon layer 14 of single-crystal silicon on the surface side of the glass substrate 12. Since the bottom of the step and the side wall of the step are formed substantially at right angles in the silicon layer 14, a (100) plane silicon single crystal is obtained.

【0087】上記シリコンの結晶成長速度は、0.1μ
m/分〜0.3μm/分であり、冷却速度は0.1℃/
分〜0.3℃/分であることから、例えば成長させる結
晶層の厚さが35nmであれば、成長所要時間は20秒
〜6秒と短い。そのため、冷却操作は引き上げ操作とな
る。なお、この成長所要時間は、例えばシリコン含有低
融点金属溶融液23中のシリコンの含有量を調整するこ
とにより最適化を図る。一方、例えば成長させる結晶層
の厚さが5μmであれば、成長所要時間は50分〜17
分と長い。そのため、冷却操作は浸漬した状態での冷却
となり、冷却時間は50分〜17分が必要になる。な
お、この冷却時間は、例えばシリコン含有低融点金属溶
融液23中のシリコンの含有量を調整することにより最
適化を図る。
The silicon crystal growth rate is 0.1 μm.
m / min to 0.3 μm / min, and the cooling rate is 0.1 ° C./min.
Therefore, if the thickness of the crystal layer to be grown is 35 nm, the time required for growth is as short as 20 seconds to 6 seconds. Therefore, the cooling operation is a lifting operation. The time required for the growth is optimized, for example, by adjusting the content of silicon in the silicon-containing low melting point metal melt 23. On the other hand, if the thickness of the crystal layer to be grown is 5 μm, the time required for growth is 50 minutes to 17 minutes.
Minutes and long. Therefore, the cooling operation is performed in a state of immersion, and a cooling time of 50 minutes to 17 minutes is required. The cooling time is optimized by, for example, adjusting the content of silicon in the silicon-containing low melting point metal melt 23.

【0088】その後、塩酸等の酸を用いてシリコン層1
4上に析出されているスズ系金属(図示省略)を除去す
る。その結果、ガラス基板12上に結晶成長のシード1
3を起点として単結晶シリコンを析出してなるシリコン
層14が形成され、いわゆるSOI基板となる。
Thereafter, the silicon layer 1 is formed using an acid such as hydrochloric acid.
4 to remove the tin-based metal (not shown). As a result, the seed 1 for crystal growth is formed on the glass substrate 12.
A silicon layer 14 is formed by depositing single crystal silicon starting from No. 3 to form a so-called SOI substrate.

【0089】上記説明した例では、少なくともガラス基
板12をシリコン含有低融点金属溶融液23に浸漬した
が、ガラス基板12の表面側にシリコン含有低融点金属
溶融液を塗布して、ガラス基板12の表面側とシリコン
含有低融点金属溶融液とを接触させてもよい。
In the above-described example, at least the glass substrate 12 is immersed in the silicon-containing low-melting-point metal melt 23, but the silicon-containing low-melting-point metal melt is applied to the surface side of the glass substrate 12 to form the glass substrate 12. The surface side may be brought into contact with the silicon-containing low-melting-point metal melt.

【0090】次に、前記結晶成長法を、図8の製造工
程図によって以下に説明する。結晶成長法は、図8の
(1)に示すように、前記結晶成長法と同様の方法に
より、前記結晶成長法で用いたものと同様のガラス基
板12を用い、そのガラス基板12の表面側に、段差ま
たはシリコンとの格子整合性を有するような物質(例え
ばサファイア、スピネルもしくはフッ化カルシウム)か
らなるシード層を形成して、結晶成長のシード13を構
成する。以下、上記ガラス基板12に低融点ガラス基板
を用い、段差を結晶成長のシード13とした場合を説明
する。
Next, the crystal growth method will be described below with reference to the manufacturing process diagram of FIG. In the crystal growth method, as shown in FIG. 8A, a glass substrate 12 similar to that used in the crystal growth method is used by the same method as the crystal growth method. Then, a seed layer made of a material having a step matching or lattice matching with silicon (for example, sapphire, spinel, or calcium fluoride) is formed to form a seed 13 for crystal growth. Hereinafter, a case where a low melting point glass substrate is used as the glass substrate 12 and a step is used as a seed 13 for crystal growth will be described.

【0091】その後、図8の(2)に示すように、低温
成膜技術によって、ガラス基板12の表面側に非晶質シ
リコンもしくは多結晶シリコンからなるシリコン薄膜2
1を5nm〜50nm(好ましくは10nm〜40n
m)の所定の膜厚に形成する。さらに、低融点金属層2
4をシリコン薄膜の230倍〜70000倍の厚さに形
成する。ここでは、低融点金属層24にスズもしくはス
ズ鉛合金からなるスズ系金属層を用い、スズ系金属層を
例えば40μm〜50μmの厚さに形成した。なお、こ
のシリコン薄膜21と低融点金属層24とはどちらを先
に形成してもよい。また、上記低融点金属層24をスズ
鉛合金で形成する場合には、一例としてスズ(15%)
+鉛(85%)のスズ鉛合金で形成する。このスズと鉛
の比率は一例であって、その値に限定されることはな
く、適宜選択することができる。上記低温成膜技術とし
ては、例えばプロセス温度(基板温度)が例えば500
℃〜650℃の減圧CVD法、もしくは基板温度を40
0℃以下に設定したスパッタリング、プラズマCVD法
等を用いる。
Then, as shown in FIG. 8B, the silicon thin film 2 made of amorphous silicon or polycrystalline silicon is formed on the surface side of the glass substrate 12 by a low-temperature film forming technique.
1 is 5 nm to 50 nm (preferably 10 nm to 40 n
m). Further, the low melting point metal layer 2
4 is formed to a thickness of 230 to 70000 times the thickness of the silicon thin film. Here, a tin-based metal layer made of tin or a tin-lead alloy was used as the low-melting metal layer 24, and the tin-based metal layer was formed to a thickness of, for example, 40 μm to 50 μm. Either the silicon thin film 21 or the low melting point metal layer 24 may be formed first. When the low melting point metal layer 24 is formed of a tin-lead alloy, tin (15%) is used as an example.
+ Lead (85%) tin-lead alloy. The ratio of tin to lead is an example, and is not limited to the value, and can be appropriately selected. As the low-temperature film forming technique, for example, a process temperature (substrate temperature) is, for example, 500
C. to 650.degree.
Sputtering, plasma CVD, or the like set at 0 ° C. or lower is used.

【0092】次いで加熱処理を行う。この加熱処理は、
水素雰囲気、水素と不活性なガスとの混合ガス雰囲気も
しくは不活性なガス雰囲気下で、シリコン含有低融点金
属溶融液23を生成する温度以上ガラス基板12の最高
使用温度以下(ガラス基板の場合には歪点未満)の温度
範囲内でそのガラス基板12を加熱して、上記低融点金
属層24が溶解して低融点金属溶融液を生成するととも
に、この低融点金属溶融液中に上記シリコン薄膜21を
溶解する。その結果、図8の(3)に示すように、ガラ
ス基板12の表面側にシリコン含有低融点金属溶融液2
5を生成する。なお、上記雰囲気は還元性雰囲気であっ
てもよい。
Next, a heat treatment is performed. This heat treatment
In a hydrogen atmosphere, a mixed gas atmosphere of hydrogen and an inert gas, or an inert gas atmosphere, a temperature higher than the temperature at which the silicon-containing low melting point metal melt 23 is generated and lower than the maximum use temperature of the glass substrate 12 (in the case of a glass substrate, The glass substrate 12 is heated within a temperature range of less than the strain point), and the low melting point metal layer 24 is dissolved to generate a low melting point metal melt, and the silicon thin film is contained in the low melting point metal melt. Dissolve 21. As a result, as shown in FIG. 8C, the silicon-containing low melting point metal melt 2
5 is generated. Note that the atmosphere may be a reducing atmosphere.

【0093】具体的には、上記低融点金属層24をスズ
系金属層のスズ層で形成した場合には400℃〜650
℃、望ましくは500℃〜600℃に加熱し、上記低融
点金属層24をスズ系金属層のスズ鉛合金層で形成した
場合には350℃〜600℃、望ましくは450℃〜5
50℃に加熱して、上記スズ系金属層を溶解してスズ系
金属溶融液を生成するとともに、そのスズ系金属溶融液
中にシリコン薄膜を溶解する。このようにして、シリコ
ン含有スズ系金属溶融液を生成する。この加熱処理に
は、電気炉、ランプ加熱装置等を用いて基板全体を均一
に加熱する方法、レーザ光、電子ビームなどを照射して
局所的に加熱する方法等による。
More specifically, when the low melting point metal layer 24 is formed of a tin layer of a tin-based metal layer, the low melting point metal layer 24 has a temperature of 400 ° C. to 650 ° C.
C., preferably 500 ° C. to 600 ° C., and when the low melting point metal layer 24 is formed of a tin-lead alloy layer of a tin-based metal layer, 350 ° C. to 600 ° C., preferably 450 ° C. to 5 ° C.
Heating to 50 ° C. dissolves the tin-based metal layer to generate a tin-based metal melt and dissolves a silicon thin film in the tin-based metal melt. In this way, a silicon-containing tin-based metal melt is generated. This heat treatment is performed by a method of uniformly heating the entire substrate using an electric furnace, a lamp heating device, or the like, a method of locally heating by irradiating a laser beam, an electron beam, or the like.

【0094】上記加熱温度は、例えばシリコンを0.0
005w%〜0.03w%含有するスズ溶融液は400
℃〜650℃で生成することができる。したがって、ガ
ラス基板12には最高使用温度(ほぼガラスの歪点)の
低い、いわゆる低融点ガラスを用いるこことも可能にな
る。このような低融点ガラスには、歪点が例えば665
℃のアルミノケイ酸ガラス、歪点が例えば510℃のホ
ウケイ酸ガラスがある。
The heating temperature is, for example, 0.0
005w% -0.03w% tin melt is 400
C. to 650.degree. Therefore, it is possible to use a so-called low-melting glass having a low maximum operating temperature (substantially the strain point of glass) as the glass substrate 12. Such a low-melting glass has a strain point of, for example, 665.
C. aluminosilicate glass and a borosilicate glass having a strain point of, for example, 510 ° C.

【0095】そして、加熱温度で一定時間(例えば10
秒〜60分、好ましくは5分〜10分)保持した後、冷
却処理により、結晶成長のシード13を起点にして、上
記シリコン含有低融点金属溶融液23(シリコン含有ス
ズ系金属溶融液)中に溶解しているシリコンを結晶成長
(グラフォエピタキシャル成長)させる。その結果、図
8の(4)に示すように、ガラス基板12の表面側にシ
リコン単結晶が析出されてシリコン層14を形成する。
このシリコン単結晶は亜粒界や転位を含む場合もある。
上記シリコン層14は、段差底部と段差側壁とがほぼ直
角に形成されているため、(100)面のシリコン単結
晶が得られる。シリコン層14の厚さは、例えばシリコ
ン含有低融点金属溶融液23〔図8の(3)参照〕に含
まれるシリコン濃度によって調整される。結晶成長の結
果、上記シリコン層14上には低融点金属(図示省略)
が析出している。
Then, at a heating temperature for a certain time (for example, 10
After holding for 2 to 60 minutes, preferably 5 to 10 minutes), a cooling process is performed to start the crystal-growing seed 13 and start the above-mentioned silicon-containing low-melting-point metal melt 23 (silicon-containing tin-based metal melt). The crystal | crystallization which melt | dissolves the silicon | silicone is grown (grapho epitaxial growth). As a result, as shown in FIG. 8D, a silicon single crystal is deposited on the surface side of the glass substrate 12 to form a silicon layer 14.
This silicon single crystal may include sub-grain boundaries and dislocations.
In the silicon layer 14, the step bottom and the step side wall are formed substantially at right angles, so that a (100) plane silicon single crystal can be obtained. The thickness of the silicon layer 14 is adjusted by, for example, the silicon concentration contained in the silicon-containing low-melting-point metal melt 23 [see (3) in FIG. 8]. As a result of the crystal growth, a low melting point metal (not shown) is formed on the silicon layer 14.
Are precipitated.

【0096】その後、塩酸等の酸を用いてシリコン層1
4上の低融点金属(図示省略)を除去する。その結果、
ガラス基板12上に結晶成長のシード13を起点として
単結晶シリコンを析出してなるシリコン層14が形成さ
れて、いわゆるSOI基板となる。なお、図8の(4)
では、低融点金属を除去した状態を示した。
Then, the silicon layer 1 is formed using an acid such as hydrochloric acid.
4 to remove the low melting point metal (not shown). as a result,
A silicon layer 14 formed by depositing single crystal silicon starting from a seed 13 for crystal growth on a glass substrate 12 is formed, and a so-called SOI substrate is obtained. In addition, (4) of FIG.
Shows a state where the low melting point metal is removed.

【0097】次に、前記結晶成長法を、図9の製造工
程図によって以下に説明する。結晶成長法は、図9の
(1)に示すように、前記結晶成長法と同様の方法に
より、前記結晶成長法で用いたものと同様のガラス基
板12を用い、そのガラス基板12の表面側に、段差ま
たはシリコンとの格子整合性を有するような物質(例え
ばサファイア、スピネルもしくはフッ化カルシウム)か
らなるシード層を形成して、結晶成長のシード13を構
成する。以下、上記ガラス基板12に低融点ガラス基板
を用い、段差を結晶成長のシード13とした場合を説明
する。
Next, the crystal growth method will be described below with reference to the manufacturing process diagram of FIG. In the crystal growth method, as shown in FIG. 9A, a glass substrate 12 similar to that used in the crystal growth method is used by the same method as the crystal growth method. Then, a seed layer made of a material having a step matching or lattice matching with silicon (for example, sapphire, spinel, or calcium fluoride) is formed to form a seed 13 for crystal growth. Hereinafter, a case where a low melting point glass substrate is used as the glass substrate 12 and a step is used as a seed 13 for crystal growth will be described.

【0098】次いで図9の(2)に示すように、低温成
膜技術により、シリコン含有低融点金属層26を上記ガ
ラス基板12の表面側に例えば30μmの厚さに形成す
る。ここでは、シリコン含有低融点金属層26にシリコ
ンを含有するスズもしくはシリコンを含有するスズ鉛合
金からなるシリコン含有スズ系金属を用いた。このシリ
コン含有低融点金属層26の厚さは、シリコンの含有量
および析出形成するシリコン層14の厚さに応じて決定
される。また、上記低温成膜技術としては、例えばプロ
セス温度(基板温度)が例えば500℃〜650℃の減
圧CVD法、プラズマCVD法、もしくは基板温度を4
00℃以下に設定したスパッタリングを用いる。
Next, as shown in FIG. 9B, a silicon-containing low melting point metal layer 26 is formed on the surface side of the glass substrate 12 to a thickness of, for example, 30 μm by a low-temperature film forming technique. Here, a silicon-containing tin-based metal made of tin containing silicon or a tin-lead alloy containing silicon is used for the silicon-containing low melting point metal layer 26. The thickness of the silicon-containing low-melting metal layer 26 is determined according to the silicon content and the thickness of the silicon layer 14 to be deposited. The low-temperature film forming technique includes, for example, a low pressure CVD method, a plasma CVD method at a process temperature (substrate temperature) of, for example, 500 ° C. to 650 ° C.
Use sputtering set at a temperature of 00 ° C. or lower.

【0099】次いで加熱処理を行う。この加熱処理は、
水素雰囲気、水素と不活性なガスとの混合ガス雰囲気も
しくは不活性なガス雰囲気下で、上記絶縁基体11を4
50℃〜600℃の範囲、望ましくは500℃〜600
℃における所定の温度で加熱する。その結果、シリコン
含有低融点金属層26が溶解されて、図9の(3)に示
すように、上記ガラス基板12の表面側にシリコン含有
低融点金属溶融液27が生成される。そして上記加熱温
度に、例えば60秒〜30分間、好ましくは5分〜10
分間保持する。ここでは例えば5分間保持する。なお、
上記雰囲気は還元性雰囲気であってもよい。
Next, a heat treatment is performed. This heat treatment
Under a hydrogen atmosphere, a mixed gas atmosphere of hydrogen and an inert gas, or an inert gas atmosphere, the insulating substrate 11 is
50 ° C to 600 ° C, preferably 500 ° C to 600 ° C
Heat at a given temperature in ° C. As a result, the silicon-containing low-melting-point metal layer 26 is dissolved, and a silicon-containing low-melting-point metal melt 27 is generated on the surface side of the glass substrate 12 as shown in (3) of FIG. Then, the heating temperature is, for example, 60 seconds to 30 minutes, preferably 5 minutes to 10 minutes.
Hold for a minute. Here, for example, it is held for 5 minutes. In addition,
The atmosphere may be a reducing atmosphere.

【0100】その後、冷却処理により、結晶成長のシー
ド13を起点にして、上記シリコン含有低融点金属溶融
液27中に溶解しているシリコンを結晶成長(グラフォ
エピタキシャル成長)させる。その結果、図9の(4)
に示すように、ガラス基板12の表面側にシリコン単結
晶が析出されてシリコン層14を形成する。このシリコ
ン単結晶は亜粒界や転位を含む場合もある。上記シリコ
ン層14は、段差底部と段差側壁とがほぼ直角に形成さ
れているため、(100)面のシリコン単結晶が得られ
る。シリコン層14の厚さは、例えばシリコン含有低融
点金属溶融液27に含まれるシリコン濃度によって調整
される。結晶成長の結果、上記シリコン層14上には低
融点金属のスズ系金属(図示省略)が析出している。
Thereafter, the silicon dissolved in the silicon-containing low-melting-point metal melt 27 is crystal-grown (grapho-epitaxial growth) from the seed 13 for crystal growth by cooling. As a result, (4) in FIG.
As shown in FIG. 1, a silicon single crystal is deposited on the surface side of the glass substrate 12 to form a silicon layer 14. This silicon single crystal may include sub-grain boundaries and dislocations. In the silicon layer 14, the step bottom and the step side wall are formed substantially at right angles, so that a (100) plane silicon single crystal can be obtained. The thickness of the silicon layer 14 is adjusted by, for example, the concentration of silicon contained in the silicon-containing low-melting-point metal melt 27. As a result of the crystal growth, a tin-based metal (not shown) of a low melting point metal is deposited on the silicon layer 14.

【0101】その後、塩酸等の酸を用いてシリコン層1
4上のスズ系金属(図示省略)を除去する。その結果、
ガラス基板12上に結晶成長のシード13を起点として
単結晶シリコンを析出してなるシリコン層14が形成さ
れて、いわゆるSOI基板となる。なお、図9の(4)
では、スズ系金属を除去した状態を示した。
Thereafter, the silicon layer 1 is formed using an acid such as hydrochloric acid.
4 to remove the tin-based metal (not shown). as a result,
A silicon layer 14 formed by depositing single crystal silicon starting from a seed 13 for crystal growth on a glass substrate 12 is formed, and a so-called SOI substrate is obtained. Note that (4) in FIG.
Shows a state where the tin-based metal has been removed.

【0102】前記各結晶成長法〜における低融点金
属溶融液22、シリコン含有低融点金属溶融液23の低
融点金属、低融点金属層24、シリコン含有低融点金属
層26の低融点金属としては、インジウム、ガリウム、
スズ、ビスマス、鉛、亜鉛、アンチモンおよびアルミニ
ウムのうちの1種もしくは複数種を用いることができ、
好ましくは、スズ、鉛もしくはスズと鉛の合金を用い
る。
The low melting point metal of the low melting point metal melt 22, the low melting point metal of the silicon-containing low melting point metal melt 23, the low melting point metal layer 24, and the low melting point metal of the silicon-containing low melting point metal layer 26 in each of the above crystal growth methods are as follows. Indium, gallium,
One or more of tin, bismuth, lead, zinc, antimony and aluminum can be used,
Preferably, tin, lead or an alloy of tin and lead is used.

【0103】前記各結晶成長法〜においては、結晶
成長のシード13は、シリコンとの格子整合性を有する
ような物質からなるシード層で形成することもできる。
このようなシード層は、サファイア、スピネル、フッ化
カルシウム等で形成することが可能である。例えばシー
ド層をサファイアで形成する場合には、高密度プラズマ
CVD法、触媒CVD法等を用いて、例えば1nm〜5
00nm、好ましくは5nm〜20nm程度の厚さに堆
積して形成する。その後は、前記説明したのと同様のプ
ロセスを行う。この場合には、グラフォエピタキシーで
はなく、シード層の結晶性を受け継いで単結晶シリコン
が結晶成長する。サファイアは単結晶シリコンと格子定
数がほとんど同じであるため、シード層の表面上の全域
に(100)単結晶シリコン〔サファイア面が(11 ̄
02)の場合〕もしくは(111)単結晶シリコン〔サ
ファイア面が(0001)の場合〕がエピタキシャル成
長する。
In each of the above crystal growth methods, the seed 13 for crystal growth can be formed of a seed layer made of a material having lattice matching with silicon.
Such a seed layer can be formed of sapphire, spinel, calcium fluoride, or the like. For example, when the seed layer is formed of sapphire, a high-density plasma CVD method, a catalytic CVD method, etc.
It is formed by deposition to a thickness of 00 nm, preferably about 5 nm to 20 nm. Thereafter, the same process as described above is performed. In this case, instead of graphoepitaxy, single crystal silicon grows by inheriting the crystallinity of the seed layer. Since sapphire has almost the same lattice constant as single-crystal silicon, (100) single-crystal silicon [sapphire plane is (11 °)
02)] or (111) single crystal silicon (when the sapphire surface is (0001)) is epitaxially grown.

【0104】また、シリコン薄膜を溶解させる低融点金
属溶融液にスズ系金属を用いた場合には、出来上がった
シリコン層にスズ系金属のスズ、鉛が含有されたとして
も、それらはシリコン層中でキャリアにはならない。そ
のため、シリコン層は高抵抗なものとなる。またシリコ
ン層中に残留するスズは結晶欠陥を電気的に不活性にす
るため、接合リークを低減し、電子移動度を高める。一
方、低融点金属溶融液にインジウム系金属(例えばイン
ジウム、インジウム・ガリウム)を用いた場合には、シ
リコン層中に微量のインジウムが残留するため、シリコ
ン層はp型シリコン層となる。
When a tin-based metal is used as a low-melting-point metal melt for dissolving a silicon thin film, even if a tin-based metal such as tin or lead is contained in the completed silicon layer, they are contained in the silicon layer. Not a career. Therefore, the silicon layer has a high resistance. In addition, tin remaining in the silicon layer electrically inactivates crystal defects, thereby reducing junction leakage and increasing electron mobility. On the other hand, when an indium-based metal (for example, indium or indium-gallium) is used for the low-melting-point metal melt, a small amount of indium remains in the silicon layer, so that the silicon layer becomes a p-type silicon layer.

【0105】また、結晶成長法の場合には、上記シリ
コン薄膜21の成膜時に、例えばホウ素のようなp型不
純物を混入し、その際に不純物濃度を所定の量に制御し
ておけば、上記シリコン層14は所望の濃度のp型シリ
コン層となる。一方、例えばリン、ヒ素、アンチモンの
ようなn型不純物を混入し、その際に不純物濃度を所定
の量に制御しておけば、上記シリコン層14は所望の濃
度のn型シリコン層となる。
In the case of the crystal growth method, a p-type impurity such as boron is mixed during the formation of the silicon thin film 21 and the impurity concentration is controlled to a predetermined amount. The silicon layer 14 becomes a p-type silicon layer having a desired concentration. On the other hand, if an n-type impurity such as phosphorus, arsenic, or antimony is mixed in and the impurity concentration is controlled to a predetermined amount, the silicon layer 14 becomes an n-type silicon layer having a desired concentration.

【0106】結晶成長法の場合には、高抵抗な上記シ
リコン層14にp型不純物もしくはn型不純物をドーピ
ングすることにより、所望の導電型および不純物濃度を
得ることが可能になる。例えば上記シリコン層14にイ
オン注入等の不純物ドーピング技術により例えばホウ素
のようなp型不純物をドーピングし、その際に不純物濃
度を所定の量に制御しておけば、上記シリコン層14は
所望の濃度のp型シリコン層となる。一方、例えばリ
ン、ヒ素、アンチモンのようなn型不純物をドーピング
し、その際に不純物濃度を所定の量に制御しておけば、
上記シリコン層14は所望の濃度のn型シリコン層とな
る。
In the case of the crystal growth method, a desired conductivity type and impurity concentration can be obtained by doping the high-resistance silicon layer 14 with a p-type impurity or an n-type impurity. For example, if the silicon layer 14 is doped with a p-type impurity such as boron by an impurity doping technique such as ion implantation and the impurity concentration is controlled to a predetermined amount at that time, the silicon layer 14 has a desired concentration. Of a p-type silicon layer. On the other hand, for example, doping n-type impurities such as phosphorus, arsenic, and antimony, and controlling the impurity concentration to a predetermined amount at that time,
The silicon layer 14 becomes an n-type silicon layer having a desired concentration.

【0107】また、結晶成長法、の場合には、上記
シリコン薄膜21の成膜時やシリコン含有低融点金属層
26の成膜時に、例えばホウ素のようなp型不純物を混
入し、その際に不純物濃度を所望の量に制御しておけ
ば、上記シリコン層14は所望の濃度のp型シリコン層
となる。一方、例えばリン、ヒ素、アンチモンのような
n型不純物を混入し、その際に不純物濃度を所望の量に
制御しておけば、上記シリコン層14は所望の濃度のn
型シリコン層となる。
In the case of the crystal growth method, a p-type impurity such as boron is mixed during the formation of the silicon thin film 21 and the formation of the silicon-containing low melting point metal layer 26. If the impurity concentration is controlled to a desired amount, the silicon layer 14 becomes a p-type silicon layer having a desired concentration. On the other hand, if an n-type impurity such as phosphorus, arsenic, or antimony is mixed in and the impurity concentration is controlled to a desired amount at that time, the silicon layer 14 has a desired concentration of n.
Mold silicon layer.

【0108】また、シリコン層14を形成するプロセス
が650℃以下となる場合には、ガラス基板12に低融
点ガラスを用いることが可能になり、大型のガラス基板
(1m2 以上の面積を有するガラス基板)上にシリコン
層14を形成することも可能になる。また、結晶成長温
度が長尺ロール化されたガラス板にシリコン層を連続的
にもしくは非連続的に形成することも可能になる。結晶
成長のシードに段差を用いた場合には、その段差を起点
に結晶を成長させて、いわゆる島状にシリコン層を形成
することも可能である。またさらに結晶成長を進めて、
ガラス基板12の表面側全体にシリコン層14を形成す
ることも可能である。一方、結晶成長のシードに上記説
明したようなシード層を用いた場合には、そのシード層
上の全面にシリコン層を形成することが可能になる。そ
のため、シリコン層を島状に形成する場合には、予め結
晶成長前にシード層を島状にパターニングしておくか、
または生成したシリコン層を島状にパターニングすれば
よい。
When the process for forming the silicon layer 14 is performed at a temperature of 650 ° C. or lower, a low-melting glass can be used for the glass substrate 12, and a large glass substrate (a glass having an area of 1 m 2 or more) can be used. It is also possible to form the silicon layer 14 on the (substrate). Further, it becomes possible to form a silicon layer continuously or discontinuously on a glass plate having a long crystal growth temperature roll. When a step is used as a seed for crystal growth, it is possible to form a silicon layer in a so-called island shape by growing a crystal starting from the step. Further advance the crystal growth,
It is also possible to form the silicon layer 14 on the entire front side of the glass substrate 12. On the other hand, when the seed layer as described above is used as a seed for crystal growth, a silicon layer can be formed on the entire surface of the seed layer. Therefore, when the silicon layer is formed in an island shape, the seed layer is patterned in an island shape before crystal growth,
Alternatively, the generated silicon layer may be patterned into an island shape.

【0109】なお、上記低融点ガラスを用いた場合に
は、低融点ガラスの構成元素が結晶成長により形成した
シリコン層に拡散しやすいために、低融点ガラス基板と
シリコン層との間に拡散を防止するバリア層として、例
えば窒化シリコン膜を例えば1nm〜100nm程度の
厚さに形成しておくことが好ましい。
When the above-mentioned low-melting glass is used, the constituent elements of the low-melting glass easily diffuse into the silicon layer formed by crystal growth. As a barrier layer for prevention, for example, a silicon nitride film is preferably formed to a thickness of, for example, about 1 nm to 100 nm.

【0110】上記のようにして形成されたシリコン層1
4は、540cm2 /Vs程度の電子移動度が得られ
る。そのため、予め適量のp型不純物を混入して形成す
れば所望の濃度のp型のシリコン層となり、nチャネル
絶縁ゲート型電界効果トランジスタの活性領域(チャネ
ル領域、ソース領域、ドレイン領域)を作製するのに都
合がよい。また予め適量のn型不純物を混入して形成す
れば所望の濃度のn型のシリコン層となり、pチャネル
絶縁ゲート型電界効果トランジスタの活性領域(チャネ
ル領域、ソース領域、ドレイン領域)を作製するのに都
合がよい。また部分的にシリコン層の導電型と異なる不
純物をドーピングすればCMOSトランジスタも作製す
ることができる。
The silicon layer 1 formed as described above
No. 4 has an electron mobility of about 540 cm 2 / Vs. Therefore, if an appropriate amount of p-type impurity is mixed in advance to form a p-type silicon layer having a desired concentration, active regions (a channel region, a source region, and a drain region) of an n-channel insulated gate field effect transistor are manufactured. It is convenient. If an appropriate amount of an n-type impurity is mixed in advance to form an n-type silicon layer having a desired concentration, an active region (a channel region, a source region, and a drain region) of a p-channel insulated gate field effect transistor is manufactured. It is convenient. Further, a CMOS transistor can be manufactured by partially doping impurities different from the conductivity type of the silicon layer.

【0111】次に、本発明の第1の半導体装置に係わる
実施の形態を、図10の概略構成断面図によって説明す
る。図10では、半導体素子としてMOSトランジスタ
を示し、また前記図1〜図3によって説明したのと同様
の構成部品には同一符号を付与する。
Next, an embodiment relating to the first semiconductor device of the present invention will be described with reference to the schematic sectional view of FIG. In FIG. 10, a MOS transistor is shown as a semiconductor element, and the same components as those described with reference to FIGS.

【0112】図10に示すように、ガラス基板12の表
面側には結晶成長のシード13となる段差が形成されて
いて、かつその結晶成長のシード13を起点にシリコン
を結晶成長させてなるシリコン層14が形成されてい
る。このシリコン層14は、例えばシリコンを含む低融
点金属溶融液中のシリコンを結晶成長のシード(段差)
13を利用してグラフォエピタキシャル成長させたもの
で、単結晶シリコンからなる。このように、ガラス基板
12の表面側に結晶成長させてなるシリコン層14が形
成されている。一方、ガラス基板12の裏面側にはゲッ
タリング層15が形成されている。このゲッタリング層
15は、金属、主としてナトリウムイオン等のアルカリ
金属イオンをゲッタリングするもので、例えばPSGで
形成されている。またはBPSG層もしくはBSG層で
形成されていてもよい。
As shown in FIG. 10, a step serving as a seed 13 for crystal growth is formed on the surface side of the glass substrate 12, and silicon is formed by growing silicon from the seed 13 for crystal growth. A layer 14 is formed. The silicon layer 14 is formed, for example, by using silicon in a low-melting metal melt containing silicon as a seed (step) for crystal growth.
13 and is made of single crystal silicon by grapho-epitaxial growth. Thus, the silicon layer 14 formed by crystal growth on the surface side of the glass substrate 12 is formed. On the other hand, a gettering layer 15 is formed on the back side of the glass substrate 12. The gettering layer 15 is for gettering metals, mainly alkali metal ions such as sodium ions, and is formed of, for example, PSG. Alternatively, it may be formed of a BPSG layer or a BSG layer.

【0113】上記シリコン層14には、半導体素子32
が形成されている。この半導体素子32は、MOSトラ
ンジスタからなり、シリコン層14上にゲート絶縁膜3
3を介してゲート電極34が形成され、ゲート電極34
の一方側におけるシリコン層14にはソース領域35が
形成され、他方側におけるシリコン層14にはドレイン
領域36が形成されている、そしてソース領域35とド
レイン領域36との間のシリコン層14がチャネル形成
領域37となっている。上記の如く、基板12上に形成
された半導体素子32からなる第1の半導体装置31が
構成されている。
The semiconductor element 32 is provided on the silicon layer 14.
Are formed. This semiconductor element 32 is composed of a MOS transistor, and has a gate insulating film 3 on a silicon layer 14.
3, a gate electrode 34 is formed.
A source region 35 is formed in the silicon layer 14 on one side, and a drain region 36 is formed in the silicon layer 14 on the other side. The silicon layer 14 between the source region 35 and the drain region 36 forms a channel. The formation region 37 is formed. As described above, the first semiconductor device 31 including the semiconductor element 32 formed on the substrate 12 is configured.

【0114】上記第1の半導体装置31では、ガラス基
板12はその裏面側にゲッタリング層15が形成されて
いることから、ガラス基板12中にナトリウムイオン等
のアルカリ金属イオンが含有されていても、そのアルカ
リ金属イオンはゲッタリング層15に取り込まれるた
め、シリコン層14の界面近傍に拡散することが防止さ
れる。そのため、シリコン層14に形成された半導体素
子32はガラス基板12中に含まれているアルカリ金属
イオンの影響を受けない。すなわち、ナトリウムイオン
がゲート絶縁膜33とシリコン層14との界面に蓄積さ
れることが無くなり、ナトリウムイオンによってしきい
値電圧の変動を来たすことが無くなるので、トランジス
タ性能の劣化が防止される。
In the first semiconductor device 31, since the gettering layer 15 is formed on the back surface of the glass substrate 12, even if the glass substrate 12 contains alkali metal ions such as sodium ions. Since the alkali metal ions are taken into the gettering layer 15, the alkali metal ions are prevented from diffusing near the interface of the silicon layer 14. Therefore, the semiconductor element 32 formed on the silicon layer 14 is not affected by the alkali metal ions contained in the glass substrate 12. That is, sodium ions do not accumulate at the interface between the gate insulating film 33 and the silicon layer 14 and the threshold voltage does not fluctuate due to sodium ions, so that deterioration of transistor performance is prevented.

【0115】次に、本発明の第2の半導体装置に係わる
実施の形態を、図11の概略構成断面図によって説明す
る。図11では、半導体素子としてMOSトランジスタ
を示し、また前記図1〜図3によって説明したのと同様
の構成部品には同一符号を付与する。
Next, an embodiment according to the second semiconductor device of the present invention will be described with reference to a schematic sectional view of FIG. In FIG. 11, a MOS transistor is shown as a semiconductor element, and the same reference numerals are given to the same components as those described with reference to FIGS.

【0116】図11に示すように、第2の半導体装置4
1は、ガラス基板12の表面側に形成した結晶成長のシ
ード(図面では段差)13を起点にして低融点金属溶融
液中のシリコンを結晶成長させてなるシリコン層14
に、MOSトランジスタからなる半導体素子42が形成
されているもので、シリコン層14の表面側に金属、特
にはナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンをゲッタ
リングするゲッタリング層18が形成されているもので
ある。ここでは、上記ゲッタリング層18は、ゲート絶
縁膜33を介してPSGで形成されている。このゲッタ
リング層18は、BPSGもしくはBSGで形成するこ
とも可能である。
As shown in FIG. 11, the second semiconductor device 4
Reference numeral 1 denotes a silicon layer 14 formed by growing silicon in a low-melting-point metal melt from a crystal growth seed (step in the drawing) 13 formed on the surface side of the glass substrate 12.
A gettering layer 18 for gettering a metal, particularly an alkali metal ion such as sodium ion, is formed on the surface side of the silicon layer 14. is there. Here, the gettering layer 18 is formed of PSG via the gate insulating film 33. The gettering layer 18 can be formed of BPSG or BSG.

【0117】上記シリコン層14上には、ゲート絶縁膜
33となる酸化シリコン膜とゲッタリング層18とを介
してゲート電極34が形成され、ゲート電極34の一方
側におけるシリコン層14にはソース領域35が形成さ
れ、他方側におけるシリコン層14にはドレイン領域3
6が形成されている、そしてソース領域35とドレイン
領域36との間のシリコン層14がチャネル形成領域3
7となっている。
A gate electrode 34 is formed on the silicon layer 14 with a silicon oxide film serving as a gate insulating film 33 and a gettering layer 18 interposed therebetween. The silicon layer 14 on one side of the gate electrode 34 has a source region. 35 is formed, and the drain region 3 is formed in the silicon layer 14 on the other side.
6 is formed, and the silicon layer 14 between the source region 35 and the drain region 36 is
It is 7.

【0118】なお、上記結晶成長のシード13は、段差
の他に、例えばシリコンとの格子整合性を有するような
層であるサファイア層、スピネル層もしくはフッ化カル
シウム層で形成することも可能である。段差で結晶成長
のシード13を形成した場合のシリコンの結晶成長はい
わゆるグラフォエピタキシーになり、サファイア層、ス
ピネル層もしくはフッ化カルシウム層で結晶成長のシー
ド13を形成した場合のシリコンの結晶成長は下地の結
晶性を受け継いで結晶成長する通常のエピタキシャル成
長になる。
The seed 13 for crystal growth can be formed of a sapphire layer, a spinel layer, or a calcium fluoride layer, which is a layer having lattice matching with silicon, for example, in addition to the steps. . The crystal growth of silicon in the case where the seed 13 for crystal growth is formed at a step is so-called graphoepitaxy, and the crystal growth of silicon when the seed 13 for crystal growth is formed in a sapphire layer, a spinel layer or a calcium fluoride layer is as follows. This is normal epitaxial growth in which the crystal grows while inheriting the crystallinity of the base.

【0119】上記第2の半導体装置41では、シリコン
層14の表面側にゲッタリング層22が形成されている
ことから、シリコン層14の表面側より拡散しようとす
るナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンはゲッタリ
ング層18に取り込まれているため、シリコン層14の
界面近傍に拡散することが防止される。そのため、シリ
コン層14に形成された半導体素子42はガラス基板1
2中に含まれているアルカリ金属イオンの影響を受けな
い。すなわち、アルカリ金属イオンがゲート絶縁膜33
とシリコン層14との界面に蓄積されることが無くな
り、アルカリ金属イオンによってしきい値電圧の変動を
来たすことが無くなるので、トランジスタ性能の劣化が
防止される。
In the second semiconductor device 41, since the gettering layer 22 is formed on the surface side of the silicon layer 14, alkali metal ions such as sodium ions which are likely to diffuse from the surface side of the silicon layer 14 are not formed. Since it is taken into the gettering layer 18, diffusion to the vicinity of the interface of the silicon layer 14 is prevented. Therefore, the semiconductor element 42 formed on the silicon layer 14 is
2 is not affected by the alkali metal ions contained in 2. That is, the alkali metal ions are converted into the gate insulating film 33.
Is prevented from accumulating at the interface between the semiconductor layer and the silicon layer 14, and the threshold voltage does not fluctuate due to alkali metal ions, so that deterioration of transistor performance is prevented.

【0120】また、上記第2の半導体装置41におい
て、ガラス基板12は、前記第1の半導体装置31のよ
うにガラス基板12の裏面側にナトリウムイオン等のア
ルカリ金属イオンをゲッタリングするゲッタリング層1
5を形成したものであってもよい。このような構成の半
導体装置では、前記第1の半導体装置31と前記第2の
半導体装置41との両方の作用効果を備えるものとな
る。
In the second semiconductor device 41, the glass substrate 12 has a gettering layer for gettering alkali metal ions such as sodium ions on the back surface of the glass substrate 12 like the first semiconductor device 31. 1
5 may be formed. The semiconductor device having such a configuration has the functions and effects of both the first semiconductor device 31 and the second semiconductor device 41.

【0121】次に、本発明の第1の半導体装置の製造方
法に係わる実施の形態を、図12〜図14の製造工程図
によって以下に説明する。図12〜図14では、一例と
してCMOSトランジスタの製造方法を示し、また前記
各図1〜図3等によって説明したのと同様の構成部品に
は同一符号を付与する。
Next, an embodiment of the first method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to FIGS. 12 to 14 show a method of manufacturing a CMOS transistor as an example, and the same components as those described with reference to FIGS. 1 to 3 are given the same reference numerals.

【0122】第1の半導体装置の製造方法は、まず、図
12の(1)に示すように、、前記図4によって説明し
たシリコン層を有する第1の基板の製造方法と同様にし
て、ガラス基板12の裏面側にナトリウムイオン等のア
ルカリ金属イオンをゲッタリングするゲッタリング層1
5を形成したガラス基板12を用意する。そしてガラス
基板12の表面側に結晶成長のシード13を形成し、さ
らにその結晶成長のシード13を起点にしてシリコン含
有低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長させ、ガラ
ス基板12の表面側にシリコン層14を形成して、第1
の基板11を形成する。その後、塩酸等の酸を用いてシ
リコン層14上に析出した低融点金属(図示省略)を除
去する。この図では、シリコン層14上に析出したスズ
系金属(図示省略)を選択的に除去した状態を示す。
First, as shown in FIG. 12A, the first method of manufacturing the semiconductor device is the same as the method of manufacturing the first substrate having a silicon layer described with reference to FIG. Gettering layer 1 for gettering alkali metal ions such as sodium ions on the back side of substrate 12
A glass substrate 12 on which 5 is formed is prepared. Then, seeds 13 for crystal growth are formed on the surface side of the glass substrate 12, and silicon in the silicon-containing low-melting-point metal melt is crystal-grown from the seeds 13 for crystal growth as starting points. The silicon layer 14 is formed and the first
Of the substrate 11 is formed. After that, the low melting point metal (not shown) deposited on the silicon layer 14 is removed using an acid such as hydrochloric acid. This figure shows a state where the tin-based metal (not shown) deposited on the silicon layer 14 is selectively removed.

【0123】なお、上記ゲッタリング層15は、結晶成
長のシード13を形成した後、シリコン層14を形成し
た後等に形成してもよい。また、上記図12の(1)で
は、代表して、段差を結晶成長のシードに用いた場合を
示したが、シリコンと格子整合性が得られるようなシー
ド層、例えばサファイア層、スピネル層もしくはフッ化
カルシウム層を結晶成長のシードに用いて、シリコン含
有低融点金属溶融液中のシリコンを結晶成長させ、上記
シリコン層14を形成してもよい。
The gettering layer 15 may be formed after the seed 13 for crystal growth is formed or after the silicon layer 14 is formed. In FIG. 12A, a case where a step is used as a seed for crystal growth is shown as a representative, but a seed layer such as a sapphire layer, a spinel layer, or the like which can obtain lattice matching with silicon is shown. Using the calcium fluoride layer as a seed for crystal growth, silicon in the silicon-containing low-melting metal melt may be crystal-grown to form the silicon layer 14.

【0124】次いで図12に(2)以降に示すように、
上記シリコン層14に所定の処理を施して半導体装置5
1を形成する工程を行う。ここでは、半導体素子52と
してCMOSトランジスタを製造する方法を以下に説明
する。
Next, as shown in FIG. 12 after (2),
A predetermined process is performed on the silicon layer 14 so that the semiconductor device 5
1 is performed. Here, a method of manufacturing a CMOS transistor as the semiconductor element 52 will be described below.

【0125】図12の(2)に示すように、上記シリコ
ン層14(14n,14p)を被覆する状態で上記ガラ
ス基板12上に、ゲート絶縁膜51を形成する。このゲ
ート絶縁膜51は、例えばプラズマCVD法により、ま
ず酸化シリコン膜を例えば200nmの厚さに堆積した
後、次いで窒化シリコン膜を例えば50nmの厚さに堆
積して形成した。そのときの各成膜温度は、例えば40
0℃に設定した。
As shown in FIG. 12 (2), a gate insulating film 51 is formed on the glass substrate 12 so as to cover the silicon layer 14 (14n, 14p). The gate insulating film 51 is formed by depositing a silicon oxide film to a thickness of, for example, 200 nm and then depositing a silicon nitride film to a thickness of, for example, 50 nm by, for example, a plasma CVD method. Each film forming temperature at that time is, for example, 40
It was set to 0 ° C.

【0126】次いで図12の(3)に示すように、ゲー
ト絶縁膜51上にレジスト膜52を例えば回転塗布法に
より形成する。そしてリソグラフィー技術により、nチ
ャネルMOSトランジスタのチャネルを形成する領域上
を開口する開口部53を形成してレジストマスクを形成
する。すなわち、シリコン層14p上はレジスト膜52
に被覆されている。その後、このレジスト膜52をマス
クに用いて、pチャネルMOSトランジスタのチャネル
イオン注入をゲート絶縁膜51を介してシリコン層14
nに行う。イオン注入条件としては、例えば、不純物に
ホウ素イオン(B+ )を用い、打ち込みエネルギーを例
えば30keV、ドーズ量を例えば2.7×1011at
oms/cm2 に設定する。その後、上記レジスト膜5
2を除去する。なお、図面ではレジスト膜52を除去す
る前の状態を示した。
Next, as shown in FIG. 12C, a resist film 52 is formed on the gate insulating film 51 by, for example, a spin coating method. Then, an opening 53 is formed by lithography to open the region where the channel of the n-channel MOS transistor is formed, and a resist mask is formed. That is, the resist film 52 is formed on the silicon layer 14p.
Is coated. Thereafter, using this resist film 52 as a mask, channel ion implantation of the p-channel MOS transistor is performed through the gate insulating film 51 to the silicon layer 14.
n. As the ion implantation conditions, for example, boron ions (B + ) are used as impurities, the implantation energy is, for example, 30 keV, and the dose is, for example, 2.7 × 10 11 at.
oms / cm 2 . After that, the resist film 5
Remove 2. Note that the drawing shows a state before the resist film 52 is removed.

【0127】続いて図13の(4)に示すように、ゲー
ト絶縁膜51上にレジスト膜54を例えば回転塗布法に
より形成する。そしてリソグラフィー技術により、pチ
ャネルMOSトランジスタのチャネルを形成する領域上
を開口する開口部55を形成してレジストマスクを形成
する。すなわち、シリコン層14n上はレジスト膜54
に被覆されている。その後、このレジスト膜54をマス
クに用いて、pチャネルMOSトランジスタのチャネル
イオン注入をゲート絶縁膜51を介してシリコン層14
pに行う。イオン注入条件としては、例えば、不純物に
リンイオン(P+ )を用い、打ち込みエネルギーを例え
ば50keV、ドーズ量を例えば1×1011atoms
/cm2 に設定する。その後、上記レジスト膜54を除
去する。なお、図面ではレジスト膜54を除去する前の
状態を示した。
Subsequently, as shown in FIG. 13D, a resist film 54 is formed on the gate insulating film 51 by, for example, a spin coating method. Then, an opening 55 is formed by lithography to open a region where a channel of the p-channel MOS transistor is formed, and a resist mask is formed. That is, the resist film 54 is formed on the silicon layer 14n.
Is coated. Thereafter, using this resist film 54 as a mask, channel ion implantation of the p-channel MOS transistor is performed through the gate insulating film 51 to the silicon layer 14.
Perform on p. As the ion implantation conditions, for example, phosphorus ions (P + ) are used as impurities, the implantation energy is, for example, 50 keV, and the dose is, for example, 1 × 10 11 atoms
/ Cm 2 . After that, the resist film 54 is removed. Note that the drawing shows a state before the resist film 54 is removed.

【0128】次いで図13の(5)に示すように、例え
ばスパッタリングにより、上記ゲート絶縁膜51上にゲ
ート電極膜56を、例えばモリブデン(15%)タンタ
ル(85%)膜で、例えば500nmの厚さに形成す
る。
Next, as shown in FIG. 13 (5), a gate electrode film 56 is formed on the gate insulating film 51 by, for example, sputtering to form a molybdenum (15%) tantalum (85%) film with a thickness of, for example, 500 nm. Formed.

【0129】その後、ゲート電極膜56上にレジスト膜
57を例えば回転塗布法により形成する。そしてリソグ
ラフィー技術により、ゲート電極が形成される領域上に
レジスト膜57(57p,57n)を残す。そしてレジ
スト膜57をマスクに用いてドライエッチング技術によ
り、ゲート電極膜56をパターニングする。その結果、
図13の(6)に示すように、各シリコン層14(14
p,14n)上にゲート絶縁膜51を介してゲート電極
58(58p,58n)を形成する。その後、上記レジ
スト膜57を除去する。なお、図面ではレジスト膜57
を除去する前の状態を示した。
Then, a resist film 57 is formed on the gate electrode film 56 by, for example, a spin coating method. Then, the resist film 57 (57p, 57n) is left on the region where the gate electrode is formed by lithography. Then, the gate electrode film 56 is patterned by a dry etching technique using the resist film 57 as a mask. as a result,
As shown in FIG. 13 (6), each silicon layer 14 (14
A gate electrode 58 (58p, 58n) is formed on the p, 14n) via a gate insulating film 51. After that, the resist film 57 is removed. In the drawing, the resist film 57 is used.
Before removal.

【0130】次に図14の(7)に示すように、ゲート
電極58、ゲート絶縁膜51等を覆う状態にレジスト膜
59を例えば回転塗布法により形成する。そしてリソグ
ラフィー技術により、pチャネルMOSトランジスタの
チャネルを形成する領域上を開口する開口部60を形成
してレジストマスクを形成する。すなわち、シリコン層
14n上はレジスト膜59に被覆されている。その後、
このレジスト膜59およびゲート電極58pをマスクに
用いて、pチャネルMOSトランジスタのソース、ドレ
インイオン注入をシリコン層14pに行う。イオン注入
条件としては、例えば、不純物に二フッ化ホウ素イオン
(BF2 + )を用い、打ち込みエネルギーを例えば30
keV、ドーズ量を例えば1×1015atoms/cm
2 に設定する。その後、上記レジスト膜59を除去す
る。なお、図面ではレジスト膜59を除去する前の状態
を示した。
Next, as shown in FIG. 14 (7), a resist film 59 is formed by, for example, a spin coating method so as to cover the gate electrode 58, the gate insulating film 51 and the like. Then, an opening 60 is formed by lithography to open a region where a channel of the p-channel MOS transistor is formed, and a resist mask is formed. That is, the silicon film 14n is covered with the resist film 59. afterwards,
Using the resist film 59 and the gate electrode 58p as a mask, the source and drain ions of the p-channel MOS transistor are implanted into the silicon layer 14p. As the ion implantation conditions, for example, boron difluoride (BF 2 + ) is used as an impurity, and the implantation energy is set to, for example, 30.
keV and a dose amount of, for example, 1 × 10 15 atoms / cm
Set to 2 . After that, the resist film 59 is removed. Note that the drawing shows a state before the resist film 59 is removed.

【0131】次いで図14の(8)に示すように、ゲー
ト電極58、ゲート絶縁膜51等を覆う状態にレジスト
膜61を例えば回転塗布法により形成する。そしてリソ
グラフィー技術により、nチャネルMOSトランジスタ
のチャネルを形成する領域上を開口する開口部62を形
成してレジストマスクを形成する。すなわち、シリコン
層14p上はレジスト膜61に被覆されている。その
後、このレジスト膜61およびゲート電極58nをマス
クに用いて、nチャネルMOSトランジスタのソース、
ドレインイオン注入をゲート絶縁膜51を介してシリコ
ン層14nに行う。イオン注入条件としては、例えば、
不純物にヒ素イオン(As+ )を用い、打ち込みエネル
ギーを例えば70keV、ドーズ量を例えば5×1015
atoms/cm2 に設定する。その後、上記レジスト
膜61を除去する。なお、図面ではレジスト膜61を除
去する前の状態を示した。
Next, as shown in FIG. 14 (8), a resist film 61 is formed by, for example, a spin coating method so as to cover the gate electrode 58, the gate insulating film 51 and the like. Then, an opening 62 is formed by lithography to open a region where the channel of the n-channel MOS transistor is formed, and a resist mask is formed. That is, the silicon film 14p is covered with the resist film 61. After that, using the resist film 61 and the gate electrode 58n as a mask, the source of the n-channel MOS transistor is
Drain ion implantation is performed on the silicon layer 14n via the gate insulating film 51. As the ion implantation conditions, for example,
Arsenic ions (As + ) are used as impurities, the implantation energy is, for example, 70 keV, and the dose is, for example, 5 × 10 15.
Set to atoms / cm 2 . After that, the resist film 61 is removed. The drawing shows the state before the resist film 61 is removed.

【0132】その後図14の(9)に示すように、ソー
ス、ドレインの活性化アニーリングを、例えば1000
℃、10秒間のランプ加熱により行い、上記ゲート電極
58pの一方側のシリコン層14pにソース領域62p
を形成し、他方側のシリコン層14pにドレイン領域6
3pを形成して、pチャネルMOSトランジスタ50p
が完成する。それとともに、上記ゲート電極58nの一
方側のシリコン層14nにソース領域62nを形成し、
他方側のシリコン層14nにドレイン領域63nを形成
して、nチャネルMOSトランジスタ50nが完成す
る。そしてゲート電極58n下でかつソース領域62n
とドレイン領域63nとの間のシリコン層14nがnチ
ャネルMOSトランジスタ50nのチャネル領域にな
り、ゲート電極58p下でかつソース領域62pとドレ
イン領域63pとの間のシリコン層14pがpチャネル
MOSトランジスタ50pのチャネル領域になる。この
ようにして、CMOSトランジスタ50が完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 14 (9), activation annealing of the source and the drain is performed, for example, for 1000 times.
At a temperature of 10 ° C. for 10 seconds to form a source region 62p on the silicon layer 14p on one side of the gate electrode 58p.
Is formed, and the drain region 6 is formed in the silicon layer 14p on the other side.
3p to form a p-channel MOS transistor 50p
Is completed. At the same time, a source region 62n is formed in the silicon layer 14n on one side of the gate electrode 58n,
Drain region 63n is formed in silicon layer 14n on the other side, and n-channel MOS transistor 50n is completed. Then, under the gate electrode 58n and the source region 62n
The silicon layer 14n between the gate region and the drain region 63n becomes the channel region of the n-channel MOS transistor 50n, and the silicon layer 14p below the gate electrode 58p and between the source region 62p and the drain region 63p is It becomes a channel area. Thus, the CMOS transistor 50 is completed.

【0133】その後、図示はしないが、例えばCVD法
により、上記nチャネルMOSトランジスタ50n、p
チャネルMOSトランジスタ50p等を覆う状態に、酸
化シリコン膜を例えば200nmの厚さに成膜し、さら
にリンシリケートガラス(PSG)膜を例えば500n
mの厚さに成膜して、層間絶縁膜を形成する。上記PS
G膜はリン濃度の例えば3.5w%〜4.0w%として
形成される。
Thereafter, although not shown, the n-channel MOS transistors 50n and 50n are
A silicon oxide film is formed to a thickness of, for example, 200 nm so as to cover the channel MOS transistor 50p and the like, and a phosphor silicate glass (PSG) film is formed to a thickness of, for example, 500 n.
m to form an interlayer insulating film. PS
The G film is formed at a phosphorus concentration of, for example, 3.5 w% to 4.0 w%.

【0134】次いで層間絶縁膜上にレジスト膜を例えば
回転塗布法により成膜した後、リソグラフィー技術によ
り、電極を形成する所定の領域上に開口部を形成してレ
ジストマスクを形成する。その後、このレジスト膜をマ
スクに用いて、層間絶縁膜をエッチングし、接続孔を形
成する。そして上記レジストマスクを除去した後、例え
ばスパッタリングにより、上記接続孔の内部を含む上記
層間絶縁膜上に電極膜を例えばアルミニウム−シリコン
を例えば1.0μmの厚さに堆積して形成する。このス
パッタリング時の基板温度は例えば150℃に設定し
た。
Next, after a resist film is formed on the interlayer insulating film by, for example, a spin coating method, an opening is formed in a predetermined region where an electrode is to be formed by a lithography technique to form a resist mask. Thereafter, using the resist film as a mask, the interlayer insulating film is etched to form a connection hole. After removing the resist mask, an electrode film is formed by depositing, for example, aluminum-silicon to a thickness of, for example, 1.0 μm on the interlayer insulating film including the inside of the connection hole by, for example, sputtering. The substrate temperature during this sputtering was set to, for example, 150 ° C.

【0135】その後、上記電極膜上にレジスト膜を例え
ば回転塗布法により成膜した後、リソグラフィー技術に
より、上記レジスト膜をパターニングして、電極を形成
する所定の領域上にレジスト膜を残す。そしてこのレジ
スト膜をマスクに用いて、電極膜をエッチングし、電極
および配線を形成する。その後上記レジストマスクを除
去する。
Thereafter, after forming a resist film on the electrode film by, for example, a spin coating method, the resist film is patterned by a lithography technique to leave a resist film on a predetermined region where an electrode is to be formed. Then, using this resist film as a mask, the electrode film is etched to form electrodes and wiring. Thereafter, the resist mask is removed.

【0136】上記第1の半導体装置の製造方法では、裏
面側にゲッタリング層15が形成されているガラス基板
12を用いて、nチャネルMOSトランジスタ50nと
pチャネルMOSトランジスタ50pとからなるCMO
Sトランジスタ50を形成していることから、ガラス基
板12に含まれているナトリウムイオン等のアルカリ金
属イオンはゲッタリング層15に取り込まれて、ガラス
基板12とシリコン層14との界面近傍に上記アルカリ
金属イオンは集まらなくなる。そのため、上記アルカリ
金属イオンによるCMOSトランジスタ50の性能の劣
化が避けられる。
In the first method for fabricating a semiconductor device, the glass substrate 12 on which the gettering layer 15 is formed on the back side is used to form a CMO comprising an n-channel MOS transistor 50n and a p-channel MOS transistor 50p.
Since the S transistor 50 is formed, alkali metal ions such as sodium ions contained in the glass substrate 12 are taken into the gettering layer 15, and the alkali metal ions are formed near the interface between the glass substrate 12 and the silicon layer 14. Metal ions will not collect. Therefore, deterioration of the performance of the CMOS transistor 50 due to the alkali metal ions can be avoided.

【0137】また、前記説明した結晶成長法〜のい
ずれかの製造方法を用いてシリコン層14を形成してい
ることから、ガラス基板12に低融点ガラスを用いるこ
とができる。しかもシリコン層14は、単結晶シリコン
で形成され、バルクのシリコン基板と同様の性能を有す
ることから、そのシリコン層14に所定の処理を施して
半導体素子としてCMOSトランジスタのnチャネルM
OSトランジスタ50nとpチャネルMOSトランジス
タ50pとを形成して得たCMOSトランジスタ50
は、バルクのシリコン基板に形成したのと同様の高性能
な特性が得られる。
In addition, since the silicon layer 14 is formed by using any one of the above-described crystal growth methods, the low melting glass can be used for the glass substrate 12. Moreover, since the silicon layer 14 is formed of single crystal silicon and has the same performance as that of a bulk silicon substrate, the silicon layer 14 is subjected to a predetermined process so as to serve as a semiconductor element.
CMOS transistor 50 obtained by forming OS transistor 50n and p-channel MOS transistor 50p
Can provide the same high-performance characteristics as those formed on a bulk silicon substrate.

【0138】上記説明では、CMOSトランジスタを説
明したが、上記シリコン層14には、高速で大電流密度
のトップゲート型TFT、ボトムゲート型TFT、デュ
アルゲート型TFT、エレクトロルミネッセンス素子、
電界放出型表示素子用トランジスタ、ダイオード、容
量、抵抗、光電池(太陽電池)、発光素子、受光素子等
の半導体素子を形成することも可能である。
In the above description, a CMOS transistor has been described. However, the silicon layer 14 has a high-speed, large-current-density top-gate TFT, bottom-gate TFT, dual-gate TFT, electroluminescent element,
It is also possible to form a semiconductor element such as a transistor for a field emission display element, a diode, a capacitor, a resistor, a photocell (solar cell), a light-emitting element, a light-receiving element, or the like.

【0139】次に、本発明の第2の半導体装置に係わる
実施の形態を以下に説明する。なお、以下においては、
前記図11によって説明した第1の半導体装置の構成部
品と同様のものには同一符号を付与して説明する。
Next, an embodiment according to the second semiconductor device of the present invention will be described below. In the following,
Components similar to those of the first semiconductor device described with reference to FIG. 11 will be described by assigning the same reference numerals.

【0140】第2の半導体装置の製造方法は、前記結晶
成長法〜のうちのいずれかの方法によって、ガラス
基板12上にシリコン層14を形成した後、そのシリコ
ン層14上に析出した低融点金属(図示省略)を除去す
る。
The second method of manufacturing a semiconductor device is to form a silicon layer 14 on a glass substrate 12 by any one of the above-described crystal growth methods and then to form a low melting point deposited on the silicon layer 14. The metal (not shown) is removed.

【0141】その後、上記シリコン層14を覆う状態に
前記ゲート絶縁膜51を形成した後、ゲッタリング層2
2を形成し、さらに前記ゲート電極膜56を形成する。
このゲッタリング層22は、アルカリ金属イオンをゲッ
タリングするもので、リンシリケートガラス、ホウ素リ
ンシリケートガラスもしくはホウ素シリケートガラスで
形成する。上記ゲート絶縁膜51、ゲッタリング層22
およびゲート電極膜56は、いずれも低温成膜技術によ
り成膜を行う。この低温成膜技術としては、450℃〜
650℃程度の基板温度での減圧CVD法、基板温度が
400℃以下のプラズマCVD法もしくはスパッタリン
グを用いる。
Then, after the gate insulating film 51 is formed so as to cover the silicon layer 14, the gettering layer 2 is formed.
2 and then the gate electrode film 56 is formed.
The gettering layer 22 is for gettering alkali metal ions, and is formed of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass, or boron silicate glass. The gate insulating film 51 and the gettering layer 22
The gate electrode film 56 is formed by a low-temperature film forming technique. This low-temperature film formation technology is 450 ° C.
A low-pressure CVD method at a substrate temperature of about 650 ° C., a plasma CVD method at a substrate temperature of 400 ° C. or lower, or sputtering is used.

【0142】その後は、前記第1の半導体装置の製造方
法と同様の方法により所定の処理を施して、CMOSト
ランジスタ50を形成する。
Thereafter, a predetermined process is performed by the same method as the method of manufacturing the first semiconductor device to form the CMOS transistor 50.

【0143】次に、本発明の第3の半導体装置に係わる
実施の形態を以下に説明する。なお、以下においては、
前記第1,第2の半導体装置の構成部品と同様のものに
は同一符号を付与して説明する。
Next, an embodiment relating to the third semiconductor device of the present invention will be described below. In the following,
The same components as those of the first and second semiconductor devices will be described with the same reference numerals.

【0144】第3の半導体装置の製造方法は、前記第2
の半導体装置の製造方法において、ナトリウムイオン等
のアルカリ金属イオンをゲッタリングするゲッタリング
層15が裏面側に形成されているガラス基板12を用い
る他は、前記第2の半導体装置の製造方法と同様の工程
である。この製造方法では、上記ゲッタリング層15に
は、PSGを用い、または、BPSGもしくはBSGを
用いる。他方、シリコン層14の表面側に形成されるゲ
ッタリング層22はPSGで形成する。または、BPS
GもしくはBSGで形成する。
The third method for manufacturing a semiconductor device is as follows.
The method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment is the same as the method for manufacturing a second semiconductor device except that a glass substrate 12 having a gettering layer 15 for gettering alkali metal ions such as sodium ions is formed on the back surface side. It is a process of. In this manufacturing method, the gettering layer 15 uses PSG, or uses BPSG or BSG. On the other hand, the gettering layer 22 formed on the surface side of the silicon layer 14 is formed by PSG. Or BPS
G or BSG.

【0145】上記第3の半導体装置の製造方法では、前
記第1の半導体装置の製造方法と前記第2の半導体装置
の製造方法との両方の作用効果を備えるものとなる。
In the third method for manufacturing a semiconductor device, the effects of both the method for manufacturing the first semiconductor device and the method for manufacturing the second semiconductor device are provided.

【0146】また、上記各半導体装置の製造方法におけ
るシリコン層の製造方法は、前記シリコン層を有する基
板の製造方法で説明したのと同様の製造方法である。
The method for manufacturing a silicon layer in each of the above methods for manufacturing a semiconductor device is the same as the method for manufacturing a substrate having a silicon layer.

【0147】上記各実施の形態で説明した各種数値は、
一例であってその値に限定されるものではなく、適宜変
更することが可能である。
The various numerical values described in the above embodiments are:
This is an example, and is not limited to the value, and can be appropriately changed.

【0148】[0148]

【発明の効果】以上、説明したように本発明のシリコン
層を有する第1の基板によれば、裏面側にゲッタリング
層が形成されているガラス基板を用いているので、ガラ
ス基板中にナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンが
含有されていても、そのアルカリ金属イオンはゲッタリ
ング層に取り込まれている。そのため、シリコン層の界
面近傍にアルカリ金属イオンが拡散するのを防止するこ
とができる。よって、シリコン層に高性能な半導体素子
を形成することが可能になる。
As described above, according to the first substrate having the silicon layer of the present invention, since the glass substrate having the gettering layer formed on the back surface is used, sodium is contained in the glass substrate. Even if an alkali metal ion such as an ion is contained, the alkali metal ion is taken into the gettering layer. Therefore, it is possible to prevent alkali metal ions from diffusing near the interface of the silicon layer. Therefore, a high-performance semiconductor element can be formed in the silicon layer.

【0149】本発明のシリコン層を有する第2の基板に
よれば、シリコン層の表面側にゲッタリング層が形成さ
れているので、シリコン層の表面側より拡散しようとす
るナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンはゲッタリ
ング層に取り込まれている。そのため、シリコン層の界
面近傍にアルカリ金属イオンが拡散するのを防止するこ
とができる。よって、シリコン層に高性能な半導体素子
を形成することが可能になる。
According to the second substrate having a silicon layer of the present invention, since the gettering layer is formed on the surface side of the silicon layer, the alkali metal such as sodium ion which is likely to diffuse from the surface side of the silicon layer. The ions are incorporated in the gettering layer. Therefore, it is possible to prevent alkali metal ions from diffusing near the interface of the silicon layer. Therefore, a high-performance semiconductor element can be formed in the silicon layer.

【0150】本発明のシリコン層を有する基板の製造方
法によれば、ゲッタリング層が裏面側に形成されている
ガラス基板を用いるので、ガラス基板中にナトリウムイ
オン等のアルカリ金属イオンが含有されていても、その
アルカリ金属イオンはゲッタリング層に取り込まれてい
る。よって、シリコン層の界面近傍にガラス基板中のア
ルカリ金属イオンが拡散するのを防止することができ
る。
According to the method for manufacturing a substrate having a silicon layer of the present invention, since a glass substrate having a gettering layer formed on the back side is used, an alkali metal ion such as sodium ion is contained in the glass substrate. Even so, the alkali metal ions are taken into the gettering layer. Therefore, diffusion of alkali metal ions in the glass substrate near the interface of the silicon layer can be prevented.

【0151】本発明のシリコン層を有する第2の基板の
製造方法によれば、シリコン層の表面にゲッタリング層
を形成するので、シリコン層の表面側より拡散しようと
するナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンはゲッタ
リング層に取り込まれる。そのため、シリコン層の界面
近傍に拡散することが防止される。
According to the method for manufacturing the second substrate having a silicon layer of the present invention, since the gettering layer is formed on the surface of the silicon layer, the alkali metal such as sodium ion which is to diffuse from the surface side of the silicon layer. The ions are taken into the gettering layer. Therefore, diffusion to the vicinity of the interface of the silicon layer is prevented.

【0152】本発明の第1の半導体装置によれば、ガラ
ス基板はその裏面側にゲッタリング層が形成されている
ものからなることから、ガラス基板中にナトリウムイオ
ン等のアルカリ金属イオンが含有されていても、そのア
ルカリ金属イオンはゲッタリング層に取り込まれている
ため、シリコン層の界面近傍に拡散することが防止され
る。そのため、シリコン層に形成された半導体素子はガ
ラス基板中に含まれているアルカリ金属イオンの影響を
受けないので、性能の劣化を防止でき、高性能な半導体
素子となる。
According to the first semiconductor device of the present invention, the gettering layer is formed on the back side of the glass substrate, so that the glass substrate contains alkali metal ions such as sodium ions. However, since the alkali metal ions are taken into the gettering layer, they are prevented from diffusing near the interface of the silicon layer. Therefore, the semiconductor element formed on the silicon layer is not affected by the alkali metal ions contained in the glass substrate, so that performance can be prevented from deteriorating and a high-performance semiconductor element can be obtained.

【0153】本発明の第2の半導体装置によれば、シリ
コン層の表面側にゲッタリング層が形成されているの
で、シリコン層の表面側より拡散しようとするナトリウ
ムイオン等のアルカリ金属イオンはゲッタリング層に取
り込まれる。そのため、シリコン層の界面近傍にアルカ
リ金属イオンが拡散することが防止される。そのため、
シリコン層に形成された半導体素子は外部からのアルカ
リ金属イオンの影響を受けないので、性能の劣化を防止
でき、高性能な半導体素子となる。
According to the second semiconductor device of the present invention, since the gettering layer is formed on the surface side of the silicon layer, alkali metal ions such as sodium ions that diffuse from the surface side of the silicon layer are not gettered. It is taken into the ring layer. For this reason, diffusion of alkali metal ions near the interface of the silicon layer is prevented. for that reason,
Since the semiconductor element formed on the silicon layer is not affected by an alkali metal ion from the outside, the performance can be prevented from deteriorating, and a high-performance semiconductor element can be obtained.

【0154】本発明の半導体装置の第1の製造方法によ
れば、ゲッタリング層が裏面側に形成されているガラス
基板を用いるので、ガラス基板中にナトリウムイオン等
のアルカリ金属イオンが含有されていても、そのアルカ
リ金属イオンはゲッタリング層に取り込まれている。よ
って、シリコン層の界面近傍にガラス基板中のアルカリ
金属イオンが拡散するのを防止することができる。その
ため、シリコン層に形成された半導体素子は上記アルカ
リ金属イオンの影響を受けないので、高性能な半導体素
子を形成することが可能になる。
According to the first method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, since a glass substrate having a gettering layer formed on the back side is used, an alkali metal ion such as sodium ion is contained in the glass substrate. Even so, the alkali metal ions are taken into the gettering layer. Therefore, diffusion of alkali metal ions in the glass substrate near the interface of the silicon layer can be prevented. Therefore, the semiconductor element formed in the silicon layer is not affected by the alkali metal ions, so that a high-performance semiconductor element can be formed.

【0155】本発明の半導体装置の第2の製造方法によ
れば、シリコン層の表面側にゲッタリング層が形成され
ているので、シリコン層の表面側より拡散しようとする
ナトリウムイオン等のアルカリ金属イオンはゲッタリン
グ層に取り込まれる。そのため、シリコン層の界面近傍
に外部からのアルカリ金属イオンの侵入を防止すること
ができ、シリコン層に高性能な半導体素子を形成するこ
とができる。
According to the second method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, since the gettering layer is formed on the surface side of the silicon layer, the alkali metal such as sodium ions which diffuses from the surface side of the silicon layer. The ions are taken into the gettering layer. Therefore, the intrusion of alkali metal ions from the outside into the vicinity of the interface of the silicon layer can be prevented, and a high-performance semiconductor element can be formed on the silicon layer.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のシリコン層を有する第1の基板に係わ
る実施の形態を示す概略構成断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a first substrate having a silicon layer according to the present invention.

【図2】本発明のシリコン層を有する第2の基板に係わ
る実施の形態を示す概略構成断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of a second substrate having a silicon layer according to the present invention.

【図3】本発明のシリコン層を有する第3の基板に係わ
る実施の形態を示す概略構成断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing an embodiment relating to a third substrate having a silicon layer of the present invention.

【図4】本発明のシリコン層を有する基板の第1の製造
方法に係わる実施の形態を示す製造工程図である。
FIG. 4 is a manufacturing process diagram showing an embodiment according to a first method for manufacturing a substrate having a silicon layer of the present invention.

【図5】本発明のシリコン層を有する基板の第2の製造
方法に係わる実施の形態を示す製造工程図である。
FIG. 5 is a manufacturing process diagram showing an embodiment according to a second method for manufacturing a substrate having a silicon layer of the present invention.

【図6】シリコン層を形成するための結晶成長法を示
す製造工程図である。
FIG. 6 is a manufacturing process diagram showing a crystal growth method for forming a silicon layer.

【図7】シリコン層を形成するための結晶成長法を示
す製造工程図である。
FIG. 7 is a manufacturing process diagram showing a crystal growth method for forming a silicon layer.

【図8】シリコン層を形成するための結晶成長法を示
す製造工程図である。
FIG. 8 is a manufacturing process diagram showing a crystal growth method for forming a silicon layer.

【図9】シリコン層を形成するための結晶成長法を示
す製造工程図である。
FIG. 9 is a manufacturing process diagram showing a crystal growth method for forming a silicon layer.

【図10】本発明の第1の半導体装置に係わる実施の形
態を示す概略構成断面図である。
FIG. 10 is a schematic sectional view showing an embodiment according to a first semiconductor device of the present invention.

【図11】本発明の第2の半導体装置に係わる実施の形
態を示す概略構成断面図である。
FIG. 11 is a schematic sectional view showing an embodiment according to a second semiconductor device of the present invention.

【図12】本発明の第1の半導体装置の製造方法に係わ
る実施の形態を示す製造工程図である。
FIG. 12 is a manufacturing process diagram showing an embodiment according to the first method of manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図13】本発明の第1の半導体装置の製造方法に係わ
る実施の形態を示す製造工程図(続き1)である。
FIG. 13 is a manufacturing process diagram (continuing 1) showing the embodiment of the first semiconductor device manufacturing method of the present invention.

【図14】本発明の第1の半導体装置の製造方法に係わ
る実施の形態を示す製造工程図(続き2)である。
FIG. 14 is a manufacturing process diagram (continued from 2) showing the embodiment according to the first method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…第1の基板、12…ガラス基板、13…結晶成長
のシード、14…シリコン層、15…ゲッタリング層
11: first substrate, 12: glass substrate, 13: seed for crystal growth, 14: silicon layer, 15: gettering layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢木 肇 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 佐藤 勇一 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5F053 AA03 DD01 FF01 GG01 HH05 PP06 PP20 RR20 5F058 BA05 BB07 BC05 BF02 5F110 AA08 AA30 BB04 CC02 CC08 DD02 DD12 DD19 DD21 DD24 EE06 EE30 EE44 EE45 FF02 FF03 FF09 FF28 FF30 FF32 GG02 GG12 GG32 GG34 GG42 HJ01 HJ13 HJ23 HL06 HL23 NN23 NN25 NN35 QQ28  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hajime Yagi 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Yuichi Sato 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation F-term (reference) HJ01 HJ13 HJ23 HL06 HL23 NN23 NN25 NN35 QQ28

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 結晶成長のシードが形成されたガラス基
板の表面側にシリコンを含む低融点金属溶融液中のシリ
コンを結晶成長させてなるシリコン層を有する基板にお
いて、 前記ガラス基板の裏面側にゲッタリング層が形成されて
いることを特徴とするシリコン層を有する基板。
1. A substrate having a silicon layer formed by crystal growth of silicon in a low-melting metal melt containing silicon on the front side of a glass substrate on which a seed for crystal growth is formed. A substrate having a silicon layer, on which a gettering layer is formed.
【請求項2】 結晶成長のシードが形成されたガラス基
板の表面側にシリコンを含む低融点金属溶融液中のシリ
コンを結晶成長させてなるシリコン層を有する基板にお
いて、 前記シリコン層の表面側にゲッタリング層が形成されて
いることを特徴とするシリコン層を有する基板。
2. A substrate having a silicon layer formed by crystal-growing silicon in a low-melting-point metal melt containing silicon on the surface side of a glass substrate on which a seed for crystal growth is formed, wherein: A substrate having a silicon layer, on which a gettering layer is formed.
【請求項3】 前記シリコン層の表面側にゲッタリング
層が形成されていることを特徴とする請求項1記載のシ
リコン層を有する基板。
3. The substrate having a silicon layer according to claim 1, wherein a gettering layer is formed on a front side of the silicon layer.
【請求項4】 前記ゲッタリング層は、アルカリ金属イ
オンをゲッタリングするもので、リンシリケートガラ
ス、ホウ素リンシリケートガラスもしくはホウ素シリケ
ートガラスからなることを特徴とする請求項1記載のシ
リコン層を有する基板。
4. The substrate having a silicon layer according to claim 1, wherein said gettering layer is for gettering alkali metal ions, and is made of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass or boron silicate glass. .
【請求項5】 前記ゲッタリング層は、アルカリ金属イ
オンをゲッタリングするもので、リンシリケートガラ
ス、ホウ素リンシリケートガラスもしくはホウ素シリケ
ートガラスからなることを特徴とする請求項2記載のシ
リコン層を有する基板。
5. The substrate having a silicon layer according to claim 2, wherein said gettering layer is for gettering alkali metal ions, and is made of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass or boron silicate glass. .
【請求項6】 前記ガラス基板の裏面側に形成されてい
るゲッタリング層は、アルカリ金属イオンをゲッタリン
グするもので、リンシリケートガラス、ホウ素リンシリ
ケートガラスもしくはホウ素シリケートガラスからな
り、 前記シリコン層の表面側に形成されているゲッタリング
層は、アルカリ金属イオンをゲッタリングするもので、
リンシリケートガラス、ホウ素リンシリケートガラスも
しくはホウ素シリケートガラスからなることを特徴とす
る請求項3記載のシリコン層を有する基板。
6. The gettering layer formed on the back surface side of the glass substrate is for gettering alkali metal ions, and is made of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass or boron silicate glass. The gettering layer formed on the surface side is for gettering alkali metal ions,
4. The substrate having a silicon layer according to claim 3, wherein the substrate is made of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass, or boron silicate glass.
【請求項7】 ガラス基板の表面側に結晶成長のシード
を形成する工程と、 前記結晶成長のシードを起点にしてシリコン含有低融点
金属溶融液中のシリコンを結晶成長させて前記ガラス基
板の表面側にシリコン層を形成する工程とを備えたシリ
コン層を有する基板の製造方法において、 前記ガラス基板の裏面側にゲッタリング層を形成するこ
とを特徴とするシリコン層を有する基板の製造方法。
7. A step of forming a seed for crystal growth on the surface side of the glass substrate, and crystal-growing silicon in the silicon-containing low-melting-point metal melt from the seed for crystal growth as a starting point. Forming a silicon layer on the side of the glass substrate, wherein a gettering layer is formed on the back side of the glass substrate.
【請求項8】 ガラス基板の表面側に結晶成長のシード
を形成する工程と、 前記結晶成長のシードを起点にシリコン含有低融点金属
溶融液中のシリコンを結晶成長させて前記ガラス基板の
表面側にシリコン層を形成する工程とを備えたシリコン
層を有する基板の製造方法において、 前記シリコン層の表面側に析出した金属を除去する工程
と、 前記シリコン層の表面にゲッタリング層を形成する工程
とを備えたことを特徴とするシリコン層を有する基板の
製造方法。
8. A step of forming a seed for crystal growth on the surface side of the glass substrate; and starting from the seed for crystal growth to grow silicon in the silicon-containing low-melting metal melt to form a seed on the surface side of the glass substrate. Forming a silicon layer on the surface of the silicon layer, comprising: forming a silicon layer on the surface of the silicon layer; and forming a gettering layer on the surface of the silicon layer. And a method of manufacturing a substrate having a silicon layer.
【請求項9】 前記シリコン層を形成した後、 前記シリコン層上に析出した金属を除去する工程と、 前記シリコン層上にゲッタリング層を形成する工程とを
備えたことを特徴とする請求項7記載のシリコン層を有
する基板の製造方法。
9. The method according to claim 1, further comprising: removing the metal deposited on the silicon layer after forming the silicon layer; and forming a gettering layer on the silicon layer. A method for manufacturing a substrate having a silicon layer according to claim 7.
【請求項10】 前記ゲッタリング層を、アルカリ金属
イオンをゲッタリングする、リンシリケートガラス、ホ
ウ素リンシリケートガラスもしくはホウ素シリケートガ
ラスで形成することを特徴とする請求項7記載のシリコ
ン層を有する基板の製造方法。
10. The substrate having a silicon layer according to claim 7, wherein said gettering layer is formed of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass or boron silicate glass for gettering alkali metal ions. Production method.
【請求項11】 前記ゲッタリング層を、アルカリ金属
イオンをゲッタリングする、リンシリケートガラス、ホ
ウ素リンシリケートガラスもしくはホウ素シリケートガ
ラスで形成することを特徴とする請求項8記載のシリコ
ン層を有する基板の製造方法。
11. The substrate having a silicon layer according to claim 8, wherein said gettering layer is formed of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass or boron silicate glass for gettering alkali metal ions. Production method.
【請求項12】 前記ガラス基板の裏面側に形成するゲ
ッタリング層を、アルカリ金属イオンをゲッタリングす
る、リンシリケートガラス、ホウ素リンシリケートガラ
スもしくはホウ素シリケートガラスで形成し、 前記シリコン層の表面側に形成するゲッタリング層を、
アルカリ金属イオンをゲッタリングする、リンシリケー
トガラス、ホウ素リンシリケートガラスもしくはホウ素
シリケートガラスで形成することを特徴とする請求項9
記載のシリコン層を有する基板の製造方法。
12. A gettering layer formed on the back side of the glass substrate is formed of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass, or boron silicate glass for gettering alkali metal ions. The gettering layer to be formed
10. A silicate glass, a boron silicate glass or a boron silicate glass for gettering alkali metal ions.
A method for manufacturing a substrate having the silicon layer as described above.
【請求項13】 結晶成長のシードが形成されたガラス
基板の表面側にシリコンを含む低融点金属溶融液中のシ
リコンを結晶成長させてなるシリコン層に半導体素子を
形成してなる半導体装置において、 前記ガラス基板の裏面側にゲッタリング層が形成されて
いることを特徴とする半導体装置。
13. A semiconductor device in which a semiconductor element is formed on a silicon layer obtained by crystal-growing silicon in a low-melting-point metal melt containing silicon on the surface side of a glass substrate on which a seed for crystal growth is formed, A semiconductor device, wherein a gettering layer is formed on the back side of the glass substrate.
【請求項14】 結晶成長のシードが形成されたガラス
基板の表面側にシリコンを含む低融点金属溶融液中のシ
リコンを結晶成長させてなるシリコン層に半導体素子を
形成してなる半導体装置において、 前記シリコン層の表面側にゲッタリング層が形成されて
いることを特徴とする半導体装置。
14. A semiconductor device in which a semiconductor element is formed on a silicon layer obtained by crystal-growing silicon in a low-melting metal melt containing silicon on the surface side of a glass substrate on which a seed for crystal growth is formed, A semiconductor device, wherein a gettering layer is formed on a surface side of the silicon layer.
【請求項15】 前記シリコン層の表面側にゲッタリン
グ層が形成されていることを特徴とする請求項13記載
の半導体装置。
15. The semiconductor device according to claim 13, wherein a gettering layer is formed on a surface side of said silicon layer.
【請求項16】 前記ゲッタリング層は、アルカリ金属
イオンをゲッタリングするもので、リンシリケートガラ
ス、ホウ素リンシリケートガラスもしくはホウ素シリケ
ートガラスからなることを特徴とする請求項13記載の
半導体装置。
16. The semiconductor device according to claim 13, wherein said gettering layer is for gettering alkali metal ions, and is made of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass, or boron silicate glass.
【請求項17】 前記ゲッタリング層は、アルカリ金属
イオンをゲッタリングするもので、リンシリケートガラ
ス、ホウ素リンシリケートガラスもしくはホウ素シリケ
ートガラスからなることを特徴とする請求項14記載の
半導体装置。
17. The semiconductor device according to claim 14, wherein the gettering layer is for gettering alkali metal ions, and is made of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass, or boron silicate glass.
【請求項18】 前記ガラス基板の裏面側に形成されて
いるゲッタリング層は、アルカリ金属イオンをゲッタリ
ングするもので、リンシリケートガラス、ホウ素リンシ
リケートガラスもしくはホウ素シリケートガラスからな
り、 前記シリコン層の表面側に形成されているゲッタリング
層は、アルカリ金属イオンをゲッタリングするもので、
リンシリケートガラス、ホウ素リンシリケートガラスも
しくはホウ素シリケートガラスからなることを特徴とす
る請求項15記載の半導体装置。
18. The gettering layer formed on the back side of the glass substrate, for gettering alkali metal ions, is made of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass or boron silicate glass. The gettering layer formed on the surface side is for gettering alkali metal ions,
16. The semiconductor device according to claim 15, wherein the semiconductor device is made of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass, or boron silicate glass.
【請求項19】 ガラス基板の表面側に結晶成長のシー
ドを形成する工程と、 前記結晶成長のシードを起点にシリコン含有低融点金属
溶融液中のシリコンを結晶成長させて前記ガラス基板の
表面側にシリコン層を形成する工程と、 前記シリコン層上に析出した金属を除去する工程と、 前記シリコン層に所定の処理を施して半導体素子を形成
する工程とを備えた半導体装置の製造方法において、 前記ガラス基板の裏面側にゲッタリング層を形成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
19. A step of forming a seed for crystal growth on the surface side of the glass substrate, and crystal-growing silicon in the silicon-containing low-melting-point metal melt from the seed for crystal growth to start the crystal substrate. Forming a silicon layer on the silicon layer; removing a metal deposited on the silicon layer; and performing a predetermined process on the silicon layer to form a semiconductor element. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a gettering layer on a back surface of the glass substrate.
【請求項20】 ガラス基板の表面側に結晶成長のシー
ドを形成する工程と、 前記結晶成長のシードを起点にシリコン含有低融点金属
溶融液中のシリコンを結晶成長させて前記ガラス基板の
表面側にシリコン層を形成する工程と、 前記シリコン層上に析出した金属を除去する工程と、 前記シリコン層に所定の処理を施して半導体素子を形成
する工程とを備えた半導体装置の製造方法において、 前記シリコン層上に析出した金属を除去する工程と、 前記シリコン層上にゲッタリング層を形成する前記シリ
コン層に所定の処理を施して半導体素子を形成する工程
とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
20. A step of forming a seed for crystal growth on the surface side of the glass substrate, and crystal-growing silicon in the silicon-containing low-melting-point metal melt from the seed for crystal growth to start the crystal substrate. Forming a silicon layer on the silicon layer; removing a metal deposited on the silicon layer; and performing a predetermined process on the silicon layer to form a semiconductor element. Removing a metal deposited on the silicon layer; and performing a predetermined process on the silicon layer for forming a gettering layer on the silicon layer to form a semiconductor element. A method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項21】 前記シリコン層上に析出した金属を除
去する工程の後に、 前記シリコン層上にゲッタリング層を形成する工程を備
えたことを特徴とする請求項19記載の半導体装置の製
造方法。
21. The method according to claim 19, further comprising a step of forming a gettering layer on the silicon layer after the step of removing the metal deposited on the silicon layer. .
【請求項22】 前記ゲッタリング層を、アルカリ金属
イオンをゲッタリングする、リンシリケートガラス、ホ
ウ素リンシリケートガラスもしくはホウ素シリケートガ
ラスで形成することを特徴とする請求項19記載の半導
体装置の製造方法。
22. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, wherein the gettering layer is formed of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass, or boron silicate glass for gettering alkali metal ions.
【請求項23】 前記ゲッタリング層を、アルカリ金属
イオンをゲッタリングする、リンシリケートガラス、ホ
ウ素リンシリケートガラスもしくはホウ素シリケートガ
ラスで形成することを特徴とする請求項20記載の半導
体装置の製造方法。
23. The method according to claim 20, wherein the gettering layer is formed of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass, or boron silicate glass for gettering alkali metal ions.
【請求項24】 前記ガラス基板の裏面側に形成されて
いるゲッタリング層を、アルカリ金属イオンをゲッタリ
ングする、リンシリケートガラス、ホウ素リンシリケー
トガラスもしくはホウ素シリケートガラスで形成する前
記シリコン層の表面側に形成されているゲッタリング層
を、アルカリ金属イオンをゲッタリングする、リンシリ
ケートガラス、ホウ素リンシリケートガラスもしくはホ
ウ素シリケートガラスで形成することを特徴とする請求
項21記載の半導体装置の製造方法。
24. A gettering layer formed on the back side of the glass substrate, wherein the gettering layer is made of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass or boron silicate glass for gettering alkali metal ions. 22. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 21, wherein the gettering layer formed in step (b) is formed of phosphorus silicate glass, boron phosphorus silicate glass, or boron silicate glass for gettering alkali metal ions.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012060109A (en) * 2010-09-03 2012-03-22 Samsung Mobile Display Co Ltd Thin film transistor, its manufacturing method, and display device including the same

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