JP3062603B1 - 単結晶部材の作製方法 - Google Patents
単結晶部材の作製方法Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Abstract
【要約】
【課題】 切断や研磨などの工程を経ることなく、単結
晶基板として使用可能な単結晶部材を直接的に得るため
の、新たな作製方法を提供する。 【解決手段】 単結晶基板１上に非晶質膜２を形成す
る。次いで、フォトリソグラフィによって単結晶基板１
の表面を選択的に除去し、窓部３を形成する。次いで、
この窓部３を所定の元素が過飽和に溶解してなる過飽和
溶液５に接触させ、窓部３を種結晶部として前記元素を
構成要素として含有する単結晶４を単結晶基板１の表面
に対し垂直な方向にエピタキシャル成長させる。そし
て、所定の時間が経過した後に、過飽和溶液５との接触
を停止してエピタキシャル成長を停止させ、所定の大き
さ及び形状の単結晶部材６を得る。
晶基板として使用可能な単結晶部材を直接的に得るため
の、新たな作製方法を提供する。 【解決手段】 単結晶基板１上に非晶質膜２を形成す
る。次いで、フォトリソグラフィによって単結晶基板１
の表面を選択的に除去し、窓部３を形成する。次いで、
この窓部３を所定の元素が過飽和に溶解してなる過飽和
溶液５に接触させ、窓部３を種結晶部として前記元素を
構成要素として含有する単結晶４を単結晶基板１の表面
に対し垂直な方向にエピタキシャル成長させる。そし
て、所定の時間が経過した後に、過飽和溶液５との接触
を停止してエピタキシャル成長を停止させ、所定の大き
さ及び形状の単結晶部材６を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は単結晶部材の作製方
法に関し、さらに詳しくは、半導体および酸化物単結晶
基板として好適に使用することのできる単結晶部材の作
製方法に関する。
法に関し、さらに詳しくは、半導体および酸化物単結晶
基板として好適に使用することのできる単結晶部材の作
製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコン集積回路、各種光デバイス、電
子デバイス、並びに太陽電池などのデバイスには半導体
および酸化物材料からなる単結晶基板が使用される。こ
れらの単結晶基板は、引き上げ法（チョクラルスキー
法）、水平／垂直ブリッジマン法、及び浮遊帯溶融法な
どによって、半導体および酸化物材料からなる大型単結
晶を成長させた後、結晶切断機などの機械的方法によっ
て前記単結晶部材を所定の大きさに切断することにより
作製していた。さらに、このようにして作製した単結晶
基板を電子／光デバイスに使用するに際しては、前記単
結晶基板の表面を鏡面研磨していた。
子デバイス、並びに太陽電池などのデバイスには半導体
および酸化物材料からなる単結晶基板が使用される。こ
れらの単結晶基板は、引き上げ法（チョクラルスキー
法）、水平／垂直ブリッジマン法、及び浮遊帯溶融法な
どによって、半導体および酸化物材料からなる大型単結
晶を成長させた後、結晶切断機などの機械的方法によっ
て前記単結晶部材を所定の大きさに切断することにより
作製していた。さらに、このようにして作製した単結晶
基板を電子／光デバイスに使用するに際しては、前記単
結晶基板の表面を鏡面研磨していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記単
結晶の直径が大きくなると、これを切断するための装置
が大型化・複雑化するという問題があった。さらに、前
記単結晶には上記のような切断工程に耐えるような機械
的強度が要求されることから、単結晶基板の厚さを大き
くする必要があり、上記したような従来法ではデバイス
に対する結晶の利用効率は極めて悪い。また、切断時に
おいて前記単結晶基板に大きなせん断力が作用するため
に、前記単結晶基板が損失したり、切断面に深い破砕層
が形成されたりする場合があった。さらに、電子／光デ
バイスに使用するためには鏡面研磨が不可欠であり、さ
らく多くの加工工程が必要となる。
結晶の直径が大きくなると、これを切断するための装置
が大型化・複雑化するという問題があった。さらに、前
記単結晶には上記のような切断工程に耐えるような機械
的強度が要求されることから、単結晶基板の厚さを大き
くする必要があり、上記したような従来法ではデバイス
に対する結晶の利用効率は極めて悪い。また、切断時に
おいて前記単結晶基板に大きなせん断力が作用するため
に、前記単結晶基板が損失したり、切断面に深い破砕層
が形成されたりする場合があった。さらに、電子／光デ
バイスに使用するためには鏡面研磨が不可欠であり、さ
らく多くの加工工程が必要となる。
【０００４】本発明は、上記切断や研磨などの工程を経
ることなく、単結晶基板として使用可能な単結晶部材を
直接的に得るための、新たな作製方法を提供することを
目的とする。
ることなく、単結晶基板として使用可能な単結晶部材を
直接的に得るための、新たな作製方法を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべく、単結晶部材を作製するに際して単結晶基板を使
用し、この単結晶基板の表面に種結晶部を形成する。そ
して、この種結晶部を所定の元素を過飽和に含有してな
る溶液に接触させ、前記元素を構成要素として含有して
なる単結晶を前記種結晶部から前記単結晶基板の表面に
対して垂直方向に選択的にエピタキシャル成長させるこ
とにより、単結晶部材を作製することを特徴とする。
すべく、単結晶部材を作製するに際して単結晶基板を使
用し、この単結晶基板の表面に種結晶部を形成する。そ
して、この種結晶部を所定の元素を過飽和に含有してな
る溶液に接触させ、前記元素を構成要素として含有して
なる単結晶を前記種結晶部から前記単結晶基板の表面に
対して垂直方向に選択的にエピタキシャル成長させるこ
とにより、単結晶部材を作製することを特徴とする。
【０００６】このように、本発明は、単結晶基板の表面
上に種結晶部を形成し、この種結晶部を中心として目的
とする単結晶部材を垂直方向に選択的にエピタキシャル
成長させて得るものである。したがって、前記種結晶部
の大きさ及び形状を適宜に選択することによって、得よ
うとする単結晶部材の断面形状が決定される。そして、
前記単結晶基板の表面に垂直方向の選択的なエピタキシ
ャル成長を適宜に調節することによって、所望の大きさ
及び形状の単結晶部材を得ることができる。
上に種結晶部を形成し、この種結晶部を中心として目的
とする単結晶部材を垂直方向に選択的にエピタキシャル
成長させて得るものである。したがって、前記種結晶部
の大きさ及び形状を適宜に選択することによって、得よ
うとする単結晶部材の断面形状が決定される。そして、
前記単結晶基板の表面に垂直方向の選択的なエピタキシ
ャル成長を適宜に調節することによって、所望の大きさ
及び形状の単結晶部材を得ることができる。
【０００７】本発明によれば、選択的なエピタキシャル
成長のみで所望の大きさ及び形状を有する単結晶部材を
得ることができる。したがって、このような単結晶部材
を単結晶基板として使用する場合において、選択的なエ
ピタキシャル成長のみで所望の大きさ及び形状の単結晶
基板を直接的に得ることができるため、従来のような切
断や研磨などの工程を必要としない。したがって、単結
晶を切断する際の損失や破砕層の形成などの問題を回避
することができる。さらには、複雑な切断装置なども必
要とせず、所望する単結晶基板の作製行程をも簡易化す
ることができる。
成長のみで所望の大きさ及び形状を有する単結晶部材を
得ることができる。したがって、このような単結晶部材
を単結晶基板として使用する場合において、選択的なエ
ピタキシャル成長のみで所望の大きさ及び形状の単結晶
基板を直接的に得ることができるため、従来のような切
断や研磨などの工程を必要としない。したがって、単結
晶を切断する際の損失や破砕層の形成などの問題を回避
することができる。さらには、複雑な切断装置なども必
要とせず、所望する単結晶基板の作製行程をも簡易化す
ることができる。
【０００８】さらに、本発明の作製方法は、単結晶部材
を単結晶基板の表面に対して垂直方向にエピタキシャル
成長させて得るため、単結晶基板に転位が存在している
場合においても、この転位の大部分が結晶外に出るため
単結晶部材は低転位となる。したがって、単結晶基板の
結晶性に影響されることなく結晶性に優れた単結晶部材
を得ることができる。
を単結晶基板の表面に対して垂直方向にエピタキシャル
成長させて得るため、単結晶基板に転位が存在している
場合においても、この転位の大部分が結晶外に出るため
単結晶部材は低転位となる。したがって、単結晶基板の
結晶性に影響されることなく結晶性に優れた単結晶部材
を得ることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を発明の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。図１〜４は、本発明の単結
晶部材の作製方法における好適な態様の一例を示す行程
図である。本態様においては、前記単結晶部材を単結晶
基板の表面上に形成した非晶質膜を選択的に除去して形
成した窓部から成長させるところに特徴を有する。
に基づいて詳細に説明する。図１〜４は、本発明の単結
晶部材の作製方法における好適な態様の一例を示す行程
図である。本態様においては、前記単結晶部材を単結晶
基板の表面上に形成した非晶質膜を選択的に除去して形
成した窓部から成長させるところに特徴を有する。
【００１０】最初に図１に示すように、単結晶基板１上
に非晶質膜２を化学気相成長法などで形成する。次い
で、非晶質膜２に、フォトリソグラフィなどの微細加工
技術を施すことによって所定箇所を選択的に除去し、図
２に示すような窓部３を形成する。次いで、窓部３を所
定の元素を過飽和に含有してなる過飽和溶液５に接触さ
せる。そして、過飽和溶液５の温度を徐々に低下させる
と、図３に示すように、窓部３を種結晶部として前記元
素を構成要素として含有してなる単結晶４が、単結晶基
板１の表面と垂直な方向に選択的にエピタキシャル成長
する。次いで、所定の時間が経過した後、過飽和溶液５
との接触を終了し、図４に示すように単結晶基板１の表
面上において単結晶部材６を得る。単結晶部材は小さな
力を加えると根元７において容易にへき開するので、独
立した単結晶部材を得ることができる。
に非晶質膜２を化学気相成長法などで形成する。次い
で、非晶質膜２に、フォトリソグラフィなどの微細加工
技術を施すことによって所定箇所を選択的に除去し、図
２に示すような窓部３を形成する。次いで、窓部３を所
定の元素を過飽和に含有してなる過飽和溶液５に接触さ
せる。そして、過飽和溶液５の温度を徐々に低下させる
と、図３に示すように、窓部３を種結晶部として前記元
素を構成要素として含有してなる単結晶４が、単結晶基
板１の表面と垂直な方向に選択的にエピタキシャル成長
する。次いで、所定の時間が経過した後、過飽和溶液５
との接触を終了し、図４に示すように単結晶基板１の表
面上において単結晶部材６を得る。単結晶部材は小さな
力を加えると根元７において容易にへき開するので、独
立した単結晶部材を得ることができる。
【００１１】窓部３の深さは、０．０１μｍ〜１０μｍ
であることが好ましく、さらには０．１μｍ〜１μｍで
あることが好ましい。これによって、窓部３が種結晶部
として有効に作用し、単結晶の選択的エピタキシャル成
長を効率よく行うことができる。
であることが好ましく、さらには０．１μｍ〜１μｍで
あることが好ましい。これによって、窓部３が種結晶部
として有効に作用し、単結晶の選択的エピタキシャル成
長を効率よく行うことができる。
【００１２】また、窓部３は、図２に示すように単結晶
基板１の表面が露出するように形成することが必要であ
る。これによって、単結晶基板１の表面上に形成される
単結晶４が単結晶基板１の結晶方位を引き継ぐようにな
るため、単結晶４の選択的なエピタキシャル成長が可能
になり、大型の単結晶部材６を容易に形成することがで
きる。
基板１の表面が露出するように形成することが必要であ
る。これによって、単結晶基板１の表面上に形成される
単結晶４が単結晶基板１の結晶方位を引き継ぐようにな
るため、単結晶４の選択的なエピタキシャル成長が可能
になり、大型の単結晶部材６を容易に形成することがで
きる。
【００１３】窓部３の底面３Ａの大きさ及び形状は、所
望する単結晶部材６の断面形状及び断面の大きさによっ
て任意に選択する。本発明の作製方法によって単結晶基
板を直接的に形成する場合は、底面３Ａを線状に形成す
る。すなわち、窓部３を縦長に形成することによって、
長方形状の断面形状を有する単結晶基板を直接得ること
ができる。
望する単結晶部材６の断面形状及び断面の大きさによっ
て任意に選択する。本発明の作製方法によって単結晶基
板を直接的に形成する場合は、底面３Ａを線状に形成す
る。すなわち、窓部３を縦長に形成することによって、
長方形状の断面形状を有する単結晶基板を直接得ること
ができる。
【００１４】このように窓部３を線状に形成するととも
に、単結晶基板１の表面が露出するように形成する場合
は、窓部３の長さ方向が単結晶部材４の成長時における
特異面の結晶軸方向と略垂直に形成することが好まし
い。これによって、単結晶が選択的にエピタキシャル成
長する際に、窓部３の幅方向にはファセット４Ａ，４Ｂ
が形成されるので、このファセットに垂直な方向にはエ
ピタキシャル成長は生じず、単結晶基板１の表面に対し
垂直な方向にのみ単結晶がエピタキシャル成長する。し
たがって、長方形状の断面形状を有する単結晶基板を効
率よく、簡易に形成することができる。
に、単結晶基板１の表面が露出するように形成する場合
は、窓部３の長さ方向が単結晶部材４の成長時における
特異面の結晶軸方向と略垂直に形成することが好まし
い。これによって、単結晶が選択的にエピタキシャル成
長する際に、窓部３の幅方向にはファセット４Ａ，４Ｂ
が形成されるので、このファセットに垂直な方向にはエ
ピタキシャル成長は生じず、単結晶基板１の表面に対し
垂直な方向にのみ単結晶がエピタキシャル成長する。し
たがって、長方形状の断面形状を有する単結晶基板を効
率よく、簡易に形成することができる。
【００１５】例えば、単結晶基板１として、ダイヤモン
ド構造又は閃亜鉛鉱構造を有する単結晶材料を使用する
場合、前記特異面の結晶軸方向は＜１１１＞方向及びこ
れと等価な方向、または＜１００＞方向およびこれと等
価な方向であるので、窓部３の長さ方向は成長する単結
晶部材の側面４Ａ，４Ｂが＜１１１＞方向及びこれと等
価な方向、または＜１００＞およびこれと等価な方向と
なるように窓部３を形成する。なお、ここでいう「特異
面」とは、結晶成長学的に成長速度の遅い結晶面（結晶
面方位）を有する面のことを言う。
ド構造又は閃亜鉛鉱構造を有する単結晶材料を使用する
場合、前記特異面の結晶軸方向は＜１１１＞方向及びこ
れと等価な方向、または＜１００＞方向およびこれと等
価な方向であるので、窓部３の長さ方向は成長する単結
晶部材の側面４Ａ，４Ｂが＜１１１＞方向及びこれと等
価な方向、または＜１００＞およびこれと等価な方向と
なるように窓部３を形成する。なお、ここでいう「特異
面」とは、結晶成長学的に成長速度の遅い結晶面（結晶
面方位）を有する面のことを言う。
【００１６】単結晶基板１として使用することのできる
単結晶材料は、得ようとする単結晶部材の種類に応じて
任意に選択することができる。本発明においては、単結
晶部材をエピタキシャル成長によって形成するため、単
結晶基板１の表層部と単結晶部材６とを構成する単結晶
材料の種類は同じであることが好ましいがこれに限る必
要はない。
単結晶材料は、得ようとする単結晶部材の種類に応じて
任意に選択することができる。本発明においては、単結
晶部材をエピタキシャル成長によって形成するため、単
結晶基板１の表層部と単結晶部材６とを構成する単結晶
材料の種類は同じであることが好ましいがこれに限る必
要はない。
【００１７】例えば、Ｓｉ単結晶部材を作製する場合
は、単結晶基板１を単結晶Ｓｉから構成するが、Ｓｉ単
結晶部材をエピキャシタル成長させることが可能な単結
晶基板ならＳｉ以外の結晶材料でも良い。また、III −
Ｖ族化合物半導体単結晶部材を作製する場合は、単結晶
基板１の表層部に前記部材と同じIII −Ｖ族化合物半導
体を有していることが好ましい。具体的には、前記部材
と同じ化合物半導体の単結晶から単結晶基板１を構成す
る他、任意の基板上に前記部材と同じIII −Ｖ族化合物
半導体を堆積させたものを用いる。その他、III −Ｖ属
半導体単結晶はじめ格子定数が近い他の結晶材料を用い
ても良い。また、酸化物単結晶部材を作製する場合も、
単結晶基板１の表層部に前記部材と同じ酸化物を有して
いることが好ましく、具体的には、前記部材と同じ酸化
物の単結晶から単結晶基板１を構成する他、任意の基板
上に前記部材と同じ酸化物を堆積させたものを用いるこ
とができる、その他として、エピキシャル成長が可能な
半導体、金属単結晶から単結晶基板１を構成することも
できる。
は、単結晶基板１を単結晶Ｓｉから構成するが、Ｓｉ単
結晶部材をエピキャシタル成長させることが可能な単結
晶基板ならＳｉ以外の結晶材料でも良い。また、III −
Ｖ族化合物半導体単結晶部材を作製する場合は、単結晶
基板１の表層部に前記部材と同じIII −Ｖ族化合物半導
体を有していることが好ましい。具体的には、前記部材
と同じ化合物半導体の単結晶から単結晶基板１を構成す
る他、任意の基板上に前記部材と同じIII −Ｖ族化合物
半導体を堆積させたものを用いる。その他、III −Ｖ属
半導体単結晶はじめ格子定数が近い他の結晶材料を用い
ても良い。また、酸化物単結晶部材を作製する場合も、
単結晶基板１の表層部に前記部材と同じ酸化物を有して
いることが好ましく、具体的には、前記部材と同じ酸化
物の単結晶から単結晶基板１を構成する他、任意の基板
上に前記部材と同じ酸化物を堆積させたものを用いるこ
とができる、その他として、エピキシャル成長が可能な
半導体、金属単結晶から単結晶基板１を構成することも
できる。
【００１８】非晶質膜２に使用することのできる材料に
ついても、本発明の目的を達成できれば特に限定される
ものではなく、任意の材料から構成することができる。
例えば、シリコン酸化膜、シリコン室化膜、カーボン、
及びタングステンを例示することができる。また、酸化
物単結晶部材を作製するに際して酸化物単結晶基板を使
用する場合においては、非晶質膜の代わりに白金、パラ
ジウム、及びタンタルなどの高融点金属からなる高融点
金属膜を使用することができる。
ついても、本発明の目的を達成できれば特に限定される
ものではなく、任意の材料から構成することができる。
例えば、シリコン酸化膜、シリコン室化膜、カーボン、
及びタングステンを例示することができる。また、酸化
物単結晶部材を作製するに際して酸化物単結晶基板を使
用する場合においては、非晶質膜の代わりに白金、パラ
ジウム、及びタンタルなどの高融点金属からなる高融点
金属膜を使用することができる。
【００１９】過飽和溶液５は、単結晶部材を構成する元
素を過飽和に含有していることが必要である。例えば、
Ｓｉ単結晶からなる部材を作製するに際しては、過飽和
溶液５はＳｉを過飽和に含有していることが必要であ
る。また、III −Ｖ族化合物半導体単結晶からなる部材
を作製するに際しては、過飽和溶液５は、III 族元素を
溶媒として用いるときはＶ族元素を、その他の場合はII
I族元素及びＶ族元素を過飽和に含有していることが必
要である。そして、過飽和溶液５は所定の溶媒中に上記
Ｓｉなどの元素を溶解させて形成する。所定の溶媒とし
て、例えば、Ｓｉを溶解させるに際しては、Ｓｎ、Ｉ
ｎ、Ｇａ、Ａｕ、Ｂｉなどの金属溶媒を使用することが
できる。
素を過飽和に含有していることが必要である。例えば、
Ｓｉ単結晶からなる部材を作製するに際しては、過飽和
溶液５はＳｉを過飽和に含有していることが必要であ
る。また、III −Ｖ族化合物半導体単結晶からなる部材
を作製するに際しては、過飽和溶液５は、III 族元素を
溶媒として用いるときはＶ族元素を、その他の場合はII
I族元素及びＶ族元素を過飽和に含有していることが必
要である。そして、過飽和溶液５は所定の溶媒中に上記
Ｓｉなどの元素を溶解させて形成する。所定の溶媒とし
て、例えば、Ｓｉを溶解させるに際しては、Ｓｎ、Ｉ
ｎ、Ｇａ、Ａｕ、Ｂｉなどの金属溶媒を使用することが
できる。
【００２０】単結晶４を選択的にエピタキシャル成長さ
せるための具体的な手段は、特に限定されるものではな
い。しかしながら、ヒータ移送法や温度勾配凝固法を用
いることが望ましい。これらの方法によれば、単結晶４
中に過飽和溶液５に向かって正の温度勾配が存在するた
めに、溶液成長において典型的に生じる組成的過冷却を
抑制することができ、所望の大きさ及び形状の単結晶部
材を簡易に作製することができる。
せるための具体的な手段は、特に限定されるものではな
い。しかしながら、ヒータ移送法や温度勾配凝固法を用
いることが望ましい。これらの方法によれば、単結晶４
中に過飽和溶液５に向かって正の温度勾配が存在するた
めに、溶液成長において典型的に生じる組成的過冷却を
抑制することができ、所望の大きさ及び形状の単結晶部
材を簡易に作製することができる。
【００２１】図５〜７は、本発明による単結晶部材の作
製方法における好適な態様の他の例を示す行程図であ
る。本態様においては、種結晶部を単結晶基板の表面に
形成した凸部から構成しているところに特徴を有してい
る。
製方法における好適な態様の他の例を示す行程図であ
る。本態様においては、種結晶部を単結晶基板の表面に
形成した凸部から構成しているところに特徴を有してい
る。
【００２２】本態様においては、最初に、単結晶基板１
１の表面にフォトリソグラフィとエッチングなどによっ
て単結晶基板１の表面を部分的に除去し、図５に示すよ
うな凸部１３を形成する。次いで、凸部１３を所定の元
素を過飽和に含有してなる過飽和溶液５に接触させる。
そして、過飽和溶液の温度を徐々に低下させると、図６
に示すように、凸部１３を種結晶部として前記元素を構
成要素として含有してなる単結晶１４が、単結晶基板１
１の表面に対し垂直な方向に選択的にエピタキシャル成
長する。次いで、所定の時間が経過した後、過飽和溶液
５との接触を終了すると、図７に示すように単結晶基板
１１の表面上において単結晶部材１６を得る。
１の表面にフォトリソグラフィとエッチングなどによっ
て単結晶基板１の表面を部分的に除去し、図５に示すよ
うな凸部１３を形成する。次いで、凸部１３を所定の元
素を過飽和に含有してなる過飽和溶液５に接触させる。
そして、過飽和溶液の温度を徐々に低下させると、図６
に示すように、凸部１３を種結晶部として前記元素を構
成要素として含有してなる単結晶１４が、単結晶基板１
１の表面に対し垂直な方向に選択的にエピタキシャル成
長する。次いで、所定の時間が経過した後、過飽和溶液
５との接触を終了すると、図７に示すように単結晶基板
１１の表面上において単結晶部材１６を得る。
【００２３】凸部１３の高さは１０μｍ〜５ｍｍである
ことが好ましく、さらには１０μｍ〜１ｍｍであること
が好ましい。これによって、凸部１３が種結晶部として
有効に作用し、単結晶１４の選択的なエピタキシャル成
長を効果的に行うことができ、大型の単結晶部材１６を
簡易に作製することができる。
ことが好ましく、さらには１０μｍ〜１ｍｍであること
が好ましい。これによって、凸部１３が種結晶部として
有効に作用し、単結晶１４の選択的なエピタキシャル成
長を効果的に行うことができ、大型の単結晶部材１６を
簡易に作製することができる。
【００２４】また、凸部１３の上面１３Ａの大きさ及び
形状は、得ようとする単結晶部材の断面の大きさ及び断
面形状に依存して決定される。しかしながら、本発明の
方法によって単結晶基板を直接的に形成する場合におい
ては、上面１３Ａを線状に形成することが好ましい。す
なわち、凸部１３を縦長に形成することにより長方形状
の断面を有する単結晶基板を直接的に作製することがで
きる。さらに、このように縦長の凸部を形成する場合
は、上記の窓部の場合と同様の理由から、凸部１３の長
さ方向が単結晶１４の成長時における特異面の結晶軸方
向と略垂直であることが好ましい。
形状は、得ようとする単結晶部材の断面の大きさ及び断
面形状に依存して決定される。しかしながら、本発明の
方法によって単結晶基板を直接的に形成する場合におい
ては、上面１３Ａを線状に形成することが好ましい。す
なわち、凸部１３を縦長に形成することにより長方形状
の断面を有する単結晶基板を直接的に作製することがで
きる。さらに、このように縦長の凸部を形成する場合
は、上記の窓部の場合と同様の理由から、凸部１３の長
さ方向が単結晶１４の成長時における特異面の結晶軸方
向と略垂直であることが好ましい。
【００２５】単結晶基板１１として使用する可能な材料
としては、上記図１〜４において説明した態様の場合と
同じものを使用することができる。また、単結晶１４を
選択的にエピタキシャル成長させる具体的な手段につい
ても、上記態様と同様の手段を用いることができる。
としては、上記図１〜４において説明した態様の場合と
同じものを使用することができる。また、単結晶１４を
選択的にエピタキシャル成長させる具体的な手段につい
ても、上記態様と同様の手段を用いることができる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明
するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものでは
ない。 実施例１ 本実施例においては、図１〜４に示すような態様に基づ
いて実験を行った。単結晶基板１には厚さ０．４ｍｍの
ＧａＡｓ（１１０）単結晶基板を用いた。そして、この
単結晶基板１上に化学気相成長法を用いてＳｉＯ2 から
なる非晶質膜２を厚さ０．４μｍに形成した。次いで、
フォトリソグラフィによって非晶質膜２を選択に除去し
て、線状すなわち縦長の窓部３を形成した。なお、窓部
３の底面３Ａの長さは３ｃｍであり、幅は０．３ｍｍで
あった。
するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものでは
ない。 実施例１ 本実施例においては、図１〜４に示すような態様に基づ
いて実験を行った。単結晶基板１には厚さ０．４ｍｍの
ＧａＡｓ（１１０）単結晶基板を用いた。そして、この
単結晶基板１上に化学気相成長法を用いてＳｉＯ2 から
なる非晶質膜２を厚さ０．４μｍに形成した。次いで、
フォトリソグラフィによって非晶質膜２を選択に除去し
て、線状すなわち縦長の窓部３を形成した。なお、窓部
３の底面３Ａの長さは３ｃｍであり、幅は０．３ｍｍで
あった。
【００２７】次いで、この窓部３を７５０℃においてＡ
ｓを過飽和に含有してなるＧａ金属溶媒からなる過飽和
溶液５に接触させた。そして、過飽和溶液５の温度を徐
々に低下させることによって、凹部３内からＧａＡｓ単
結晶４を選択的にエピタキシャル成長させた。次いで、
２０時間経過の後、過飽和溶液との接触を終了させ、エ
ピタキシャル成長を停止し、ＧａＡｓ単結晶部材を得
た。得られたＧａＡｓ単結晶部材は、縦が２ｃｍであ
り、横が３ｃｍであり、厚さが０．３ｍｍであった。Ｇ
ａＡｓ単結晶部材の結晶性をＸ線トポグラフ法によって
調べたところ、転位の発生はほとんど見られず、良好な
結晶性を有していることが確認された。
ｓを過飽和に含有してなるＧａ金属溶媒からなる過飽和
溶液５に接触させた。そして、過飽和溶液５の温度を徐
々に低下させることによって、凹部３内からＧａＡｓ単
結晶４を選択的にエピタキシャル成長させた。次いで、
２０時間経過の後、過飽和溶液との接触を終了させ、エ
ピタキシャル成長を停止し、ＧａＡｓ単結晶部材を得
た。得られたＧａＡｓ単結晶部材は、縦が２ｃｍであ
り、横が３ｃｍであり、厚さが０．３ｍｍであった。Ｇ
ａＡｓ単結晶部材の結晶性をＸ線トポグラフ法によって
調べたところ、転位の発生はほとんど見られず、良好な
結晶性を有していることが確認された。
【００２８】実施例２ 本実施例においては、図５〜７に示すような態様に基づ
いて実験を行った。単結晶基板１１には実施例１と同様
に、厚さ０．４ｍｍのＧａＡｓ（１１０）単結晶基板を
用いた。そして、フォトリソグラフィによって単結晶基
板１１を選択に除去して、線状すなわち縦長の凸部１３
を形成した。なお、凸部１３の高さは０．１ｍｍであ
り、凸部１３の上面１３Ａの長さは３ｃｍであり、幅は
０．３ｍｍであった。次いで、この凸部１３を７５０℃
においてＡｓを過飽和に含有してなるＧａ金属溶媒から
なる過飽和溶液５に接触させた。そして、過飽和溶液５
の温度を徐々に低下させることによって、凸部１３内か
らＧａＡｓ単結晶１４を選択的にエピタキシャル成長さ
せた。
いて実験を行った。単結晶基板１１には実施例１と同様
に、厚さ０．４ｍｍのＧａＡｓ（１１０）単結晶基板を
用いた。そして、フォトリソグラフィによって単結晶基
板１１を選択に除去して、線状すなわち縦長の凸部１３
を形成した。なお、凸部１３の高さは０．１ｍｍであ
り、凸部１３の上面１３Ａの長さは３ｃｍであり、幅は
０．３ｍｍであった。次いで、この凸部１３を７５０℃
においてＡｓを過飽和に含有してなるＧａ金属溶媒から
なる過飽和溶液５に接触させた。そして、過飽和溶液５
の温度を徐々に低下させることによって、凸部１３内か
らＧａＡｓ単結晶１４を選択的にエピタキシャル成長さ
せた。
【００２９】次いで、２０時間経過の後、過飽和溶液と
の接触を終了させ、エピタキシャル成長を停止し、Ｇａ
Ａｓ単結晶部材を得た。得られたＧａＡｓ単結晶部材
は、縦が２ｃｍであり、横が３ｃｍであり、厚さが０．
３ｍｍであった。ＧａＡｓ単結晶部材の結晶性をＸ線ト
ポグラフによって調べたところ、転位の発生はほとんど
見られず、良好な結晶性を有していることが確認され
た。
の接触を終了させ、エピタキシャル成長を停止し、Ｇａ
Ａｓ単結晶部材を得た。得られたＧａＡｓ単結晶部材
は、縦が２ｃｍであり、横が３ｃｍであり、厚さが０．
３ｍｍであった。ＧａＡｓ単結晶部材の結晶性をＸ線ト
ポグラフによって調べたところ、転位の発生はほとんど
見られず、良好な結晶性を有していることが確認され
た。
【００３０】以上、実施例１及び２から明らかなよう
に、本発明にしたがって作製した単結晶部材は転位の発
生がほとんどなく、良好な結晶性を有していることが分
かる。さらには、エピタキシャル成長のみで板状の単結
晶部材を得ることができ、切断や研磨などを行うことな
く、前記単結晶部材を単結晶基板として使用できること
が分かる。
に、本発明にしたがって作製した単結晶部材は転位の発
生がほとんどなく、良好な結晶性を有していることが分
かる。さらには、エピタキシャル成長のみで板状の単結
晶部材を得ることができ、切断や研磨などを行うことな
く、前記単結晶部材を単結晶基板として使用できること
が分かる。
【００３１】以上、具体例を挙げながら、発明の実施の
形態に基づいて本発明を詳細に説明したが、本発明は上
記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱
しない限りあらゆる変更や変形が可能である。
形態に基づいて本発明を詳細に説明したが、本発明は上
記内容に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱
しない限りあらゆる変更や変形が可能である。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
選択的なエピタキシャル成長のみで所望の大きさ及び形
状を有するとともに、転位などのほとんどない結晶性に
優れた単結晶部材を得ることができる。したがって、従
来のような切断や研磨などの工程を必要とせず、エピタ
キシャル成長のみで単結晶基板として使用可能な単結晶
部材を簡易に得ることができる。
選択的なエピタキシャル成長のみで所望の大きさ及び形
状を有するとともに、転位などのほとんどない結晶性に
優れた単結晶部材を得ることができる。したがって、従
来のような切断や研磨などの工程を必要とせず、エピタ
キシャル成長のみで単結晶基板として使用可能な単結晶
部材を簡易に得ることができる。
【図１】 本発明の単結晶部材の作製方法における好ま
しい態様の一例を示す行程図である。
しい態様の一例を示す行程図である。
【図２】 図１に示す行程の次の行程を示す図である。
【図３】 図２に示す行程の次の行程を示す図である。
【図４】 図３に示す行程の次の行程を示す図である。
【図５】 本発明の単結晶部材の作製方法における好ま
しい態様の他の例を示す行程図である。
しい態様の他の例を示す行程図である。
【図６】 図５に示す行程の次の行程を示す図である。
【図７】 図６に示す行程の次の行程を示す図である。
１、１１ 単結晶基板 ２ 非晶質膜 ３ 窓部 ４、１４ 単結晶 ４Ａ，４Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ 単結晶の側面 ５ 過飽和溶液 ６、１６ 単結晶部材 １３ 凸部 １７ 単結晶部材の根元
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−133182（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−349620（ＪＰ，Ａ) Ｙ．Ｕｊｉｉｅ．ｅｔ ａｌ．，”Ｅ ｐｉｔａｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏ ｖｅｒｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＧａＡｓ ｏｎ ａ Ｓｉ Ｓｕｂｓｔｒａｔ ｅ”，Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｏｕｒｎ ａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓ ｉｃｓ，Ｖｏｌ．28，Ｎｏ．３，Ｍａ ｒ．，1989，ｐｐ．Ｌ 337 − Ｌ 339 Ｋ．Ｊ．Ｗｅｂｅｒ ｅｔ ａ ｌ．，”Ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｌａｔｅ ｒａｌ ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｓｉ ｏｎ（100）Ｓｉ ｓｕｂｓｔｒ ａｔｅｓ ｂｙ ｌｉｑｕｅｄ−ｐｈａ ｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ”，Ｊｏｕｒｎａ ｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔ ｈ，Ｖｏｌ．186，Ｍａｒ．，1998，ｐ ｐ．369 − 374 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 ＣＡ（ＳＴＮ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (12)
- 【請求項１】 単結晶基板の表面に種結晶部を形成し、
この種結晶部を所定の元素を過飽和に含有してなる溶液
に接触させ、前記元素を構成要素として含有してなる単
結晶を前記種結晶部から前記単結晶基板の表面に対して
垂直方向に選択的にエピタキシャル成長させることによ
り、単結晶部材を作製することを特徴とする、単結晶部
材の作製方法。 - 【請求項２】 前記種結晶部は、前記単結晶基板の表面
上に非晶質膜を形成した後、この非晶質膜を選択的に除
去し、前記単結晶基板の表面が露出するように形成した
窓部からなることを特徴とする、請求項１に記載の単結
晶部材の作製方法。 - 【請求項３】 前記窓部は線状であることを特徴とす
る、請求項２に記載の単結晶部材の作製方法。 - 【請求項４】 前記窓部の長さ方向が、前記単結晶部材
の成長時における特異面の結晶軸方向と略垂直に形成す
ることを特徴とする、請求項３に記載の単結晶部材の作
製方法。 - 【請求項５】 前記種結晶部は、前記単結晶基板の表面
に形成した凸部からなることを特徴とする、請求項１に
記載の単結晶部材の作製方法。 - 【請求項６】 前記凸部は線状であることを特徴とす
る、請求項５に記載の単結晶部材の作製方法。 - 【請求項７】 前記凸部の長さ方向が、前記単結晶部材
の特異面の結晶軸方向と略垂直に形成することを特徴と
する、請求項６に記載の単結晶部材の作製方法。 - 【請求項８】 前記選択的なエピタキシャル成長は、ヒ
ータ移送法によって行うことを特徴とする、請求項１〜
７のいずれか一に記載の単結晶部材の作製方法。 - 【請求項９】 前記選択的なエピタキシャル成長は、温
度勾配凝固法によって行うことを特徴とする、請求項１
〜７のいずれか一に記載の単結晶部材の作製方法。 - 【請求項１０】 前記単結晶基板はＳｉ単結晶基板であ
り、前記単結晶部材はＳｉ単結晶部材であることを特徴
とする、請求項１〜９のいずれか一に記載の単結晶部材
の作製方法。 - 【請求項１１】 前記単結晶基板は、その表層部にIII
−Ｖ族化合物半導体を有し、前記単結晶部材は前記III
−Ｖ族化合物半導体からなることを特徴とする、請求項
１〜９のいずれか一に記載の単結晶部材の作製方法。 - 【請求項１２】 前記単結晶基板は、その表層部に酸化
物を有し、前記単結晶部材は前記酸化物からなることを
特徴とする、請求項１〜９のいずれか一に記載の単結晶
部材の作製方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11193953A JP3062603B1 (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 単結晶部材の作製方法 |
| US09/566,978 US6338755B1 (en) | 1999-07-08 | 2000-05-09 | Method for producing a single crystalline member |
| TW089109262A TW555896B (en) | 1999-07-08 | 2000-05-15 | A method for producing a single crystalline member |
| DE10026319A DE10026319B4 (de) | 1999-07-08 | 2000-05-26 | Verfahren zum Herstellen einkristalliner Körper |
| KR10-2000-0029252A KR100399358B1 (ko) | 1999-07-08 | 2000-05-30 | 단결정 부재의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11193953A JP3062603B1 (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 単結晶部材の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3062603B1 true JP3062603B1 (ja) | 2000-07-12 |
| JP2001019589A JP2001019589A (ja) | 2001-01-23 |
Family
ID=16316514
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11193953A Expired - Lifetime JP3062603B1 (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 単結晶部材の作製方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6338755B1 (ja) |
| JP (1) | JP3062603B1 (ja) |
| KR (1) | KR100399358B1 (ja) |
| DE (1) | DE10026319B4 (ja) |
| TW (1) | TW555896B (ja) |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE385193B (sv) * | 1971-04-12 | 1976-06-14 | Western Electric Co | Forfarande for epitaxial odling pa ett substrat, varvid odlingen antingen er homoepitaxial eller heteroepitaxial |
| US3984173A (en) * | 1974-04-08 | 1976-10-05 | Texas Instruments Incorporated | Waveguides for integrated optics |
| JPS5776821A (en) * | 1980-10-31 | 1982-05-14 | Fujitsu Ltd | Liquid phase epitaxial growing method |
| US4544438A (en) * | 1984-05-31 | 1985-10-01 | At&T Bell Laboratories | Liquid phase epitaxial growth of bismuth-containing garnet films |
| US5064497A (en) * | 1990-03-09 | 1991-11-12 | At&T Bell Laboratories | Crystal growth method and apparatus |
| JP2821061B2 (ja) * | 1992-05-22 | 1998-11-05 | 電気化学工業株式会社 | 単結晶の製造方法 |
-
1999
- 1999-07-08 JP JP11193953A patent/JP3062603B1/ja not_active Expired - Lifetime
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2000
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| Ｋ．Ｊ．Ｗｅｂｅｒ ｅｔ ａｌ．，"Ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｌａｔｅｒａｌ ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｓｉ ｏｎ（１００）Ｓｉ ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｂｙ ｌｉｑｕｅｄ−ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ"，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ，Ｖｏｌ．１８６，Ｍａｒ．，１９９８，ｐｐ．３６９ − ３７４ |
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