JPH01132118A - Preparation of semiconductor crystal and semiconductor crystal product obtained thereby - Google Patents

Preparation of semiconductor crystal and semiconductor crystal product obtained thereby

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JPH01132118A
JPH01132118A JP63210357A JP21035788A JPH01132118A JP H01132118 A JPH01132118 A JP H01132118A JP 63210357 A JP63210357 A JP 63210357A JP 21035788 A JP21035788 A JP 21035788A JP H01132118 A JPH01132118 A JP H01132118A
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forming
nucleation
semiconductor crystal
semiconductor
crystal
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JP63210357A
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Japanese (ja)
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Kenji Yamagata
憲二 山方
Hideya Kumomi
日出也 雲見
Hiroyuki Tokunaga
博之 徳永
Kozo Arao
荒尾 浩三
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Abstract

PURPOSE:To prepare semiconductor crystals with excellent quality, e.g., a single crystal containing no grain boundaries and controlled grain boundary polycrystals formed independent of the type of base material by applying a semiconductor crystal forming treatment to a substrate in which a stacked surface having small nucleation density and a metal stacked surface having an area small enough to cause a crystal to grow from a single nucleus are adjacently disposed. CONSTITUTION:To cause a semiconductor crystal to grow from a single nucleus, a semiconductor crystal forming treatment is applied to a substrate having a free surface where a stacked surface (SNDS) having a nucleation density and a metal stacked surface (SNDL) having an area small enough to cause a crystal to grow from a single nucleus and having a nucleation density (NDL) larger than the nucleation density (NDS) of the stacked area (SNDS) are adjacently disposed. For example, a thin film 5 with a small nucleation density is formed on a substrate 4. Then, a metallic material with a larger nucleation density is stacked thereupon and patterned so that a sufficiently fine nucleation surface 6 is formed. Then a single nucleus of a thin film of semiconductor material is formed only on the nucleation surface 6 by selecting an appropriate stacking condition. The single nucleus is caused to grow up to an island-like semiconductor single crystal grain 7, and further the grain 7 is caused to grow so that a single crystal 7A covering the entire surface of the thin film 5 is formed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体結晶の形成方法及び該方法によって得ら
れる半導体結晶物品に係り、特に堆積面材料の種類によ
る堆積材料の該核形成密度の差を利用して作成した半導
体単結晶乃至粒径が制御された半導体多結晶の形成方法
及びそれにより得られる結晶物品に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for forming a semiconductor crystal and a semiconductor crystal article obtained by the method, and particularly to a method for controlling the difference in the nucleation density of the deposited material depending on the type of the deposited surface material. The present invention relates to a method for forming a semiconductor single crystal or a semiconductor polycrystal with controlled grain size using the method, and a crystal article obtained thereby.

本発明は、例えば半導体集積回路、光集積回路、磁気回
路等の電子素子、光素子、磁気素子、圧電素子あるいは
表面音響素子等に使用される半導体単結晶や半導体多結
晶等の半導体結晶の形成に適用される。
The present invention relates to the formation of semiconductor crystals such as semiconductor single crystals and semiconductor polycrystals used in electronic devices such as semiconductor integrated circuits, optical integrated circuits, and magnetic circuits, optical devices, magnetic devices, piezoelectric devices, and surface acoustic devices. Applies to.

[従来技術およびその問題点] 従来、半導体電子素子や光素子等に用いられる単結晶薄
膜は、単結晶基板上にエピタキシャル成長させる事で形
成されていた。例えば、St単結晶基板(シリコンウェ
ハ)上には、St、Ge、GaAs等を液相、気相又は
固相からエピタキシャル成長することが知られており、
またGaAs単結晶基板上にはGaAs。
[Prior art and its problems] Conventionally, single crystal thin films used for semiconductor electronic devices, optical devices, etc. have been formed by epitaxial growth on single crystal substrates. For example, it is known that St, Ge, GaAs, etc. can be epitaxially grown on a St single crystal substrate (silicon wafer) from a liquid phase, a gas phase, or a solid phase.
Moreover, GaAs is formed on the GaAs single crystal substrate.

GaAuAs等の単結晶がエピタキシャル成長すること
が知られている。このようにして形成された半導体薄膜
を用いて、半導体素子および集積回路、半導体レーザや
LED等の発光素子等が作製される。
It is known that single crystals such as GaAuAs can be epitaxially grown. Using the semiconductor thin film thus formed, semiconductor elements, integrated circuits, light emitting elements such as semiconductor lasers and LEDs, etc. are manufactured.

また、最近、二次元電子ガスを用いた超高速トランジス
タや、量子井戸を利用した超格子素子等の研究開発が盛
んであるが、これらを可能にしたのは、例えば超高真空
を用いたMBE (分子線エピタキシー)やMOCVD
 (有機金属化学気相法)等の高精度エピタキシャル技
術である。
In addition, recently there has been much research and development into ultrahigh-speed transistors using two-dimensional electron gas and superlattice devices using quantum wells. (molecular beam epitaxy) and MOCVD
(organometallic chemical vapor phase method) and other high-precision epitaxial technologies.

このような単結晶基板上のエピタキシャル成長では、基
板の単結晶材料とエピタキシャル成長層との間に、格子
定数と熱膨張係数とを整合をとる必要がある。例えば、
絶縁物単結晶基板であるサファイア上にSi単結晶薄膜
をエピタキシャル成長させ。ることは可能であるが、格
子定数のずれによる界面での結晶格子欠陥およびサファ
イアの成分であるアルミニウムのエピタキシャル層への
拡散等が電子素子や回路への応用上の問題となっている
In such epitaxial growth on a single crystal substrate, it is necessary to match the lattice constant and thermal expansion coefficient between the single crystal material of the substrate and the epitaxial growth layer. for example,
A Si single-crystal thin film is epitaxially grown on sapphire, which is an insulating single-crystal substrate. However, problems such as crystal lattice defects at the interface due to lattice constant deviation and diffusion of aluminum, which is a component of sapphire, into the epitaxial layer pose problems when applied to electronic devices and circuits.

この様に、エピタキシャル成長による従来の単結晶薄膜
形成方法は、その基板材料に大きく依存する事が分る。
Thus, it can be seen that the conventional method of forming a single crystal thin film by epitaxial growth largely depends on the substrate material.

Mathews等は、基板材料とエピタキシャル成長層
との組合せを調べている(EPITAXIAL  GR
OWTH,Academic  Press、  Ne
wYork、 1975 ed、 by J、 W、 
Mathews)。
Mathews et al. investigate combinations of substrate materials and epitaxially grown layers (EPITAXIAL GR
OWTH, Academic Press, Ne
wYork, 1975 ed, by J.W.
Mathews).

また、基板の大きさは、現在Siウェハで6インチ程度
であり、GaAs、サファイア基板の大型化はさらに遅
れている。加えて、単結晶基板は製造コストが高いため
に、チップ当りのコストが高くなる。
Furthermore, the size of the substrate is currently about 6 inches for Si wafers, and the increase in the size of GaAs and sapphire substrates is even slower. In addition, single crystal substrates are expensive to manufacture, resulting in a high cost per chip.

このように、従来の方法によって、良質な素子が作製可
能な単結晶層を形成するには、基板材料の種類が極めて
狭い範囲に限定されるという問題点を有していた。
As described above, in order to form a single-crystal layer from which a high-quality device can be manufactured by the conventional method, there is a problem in that the types of substrate materials are limited to an extremely narrow range.

一方、半導体素子を基板の法線方向に積層形成し、高集
積化および多機能化を達成する三次元集積回路の研究開
発が近年盛んに行われており、また安価なガラス上に素
子をアレー上に配列する太陽電池や液晶画素のスイッチ
ングトランジスタ等の大面積半導体装置の研究開発も年
々型んになりつつある。
On the other hand, research and development of three-dimensional integrated circuits, in which semiconductor elements are stacked in the normal direction of a substrate to achieve high integration and multi-functionality, has been actively conducted in recent years, and there has also been active research and development in three-dimensional integrated circuits, in which semiconductor elements are stacked in the normal direction of a substrate. Research and development of large-area semiconductor devices, such as solar cells arranged on top of the screen and switching transistors for liquid crystal pixels, is also becoming more popular year by year.

これら両者に共通することは、半導体薄膜を非晶質絶縁
物上に形成し、そこにトランジスタ等の電子素子を形成
する技術を必要とすることである。その中でも特に、非
晶質絶縁物上に高品質の単結晶半導体を形成する技術が
望まれている。
What these two methods have in common is that they require a technique for forming a semiconductor thin film on an amorphous insulator and forming electronic elements such as transistors thereon. Among these, a technique for forming a high quality single crystal semiconductor on an amorphous insulator is particularly desired.

一般的に、Sin、等の非晶質絶縁物基板上に薄膜を堆
積させると、基板材料の長距離秩序の欠如によって、堆
積膜の結晶構造は非晶質又は多結晶となる。ここで非晶
質膜とは、最近接原子程度の近距離秩序は保存されてい
るが、それ以上の長距離秩序はない状態の膜であり、多
結晶膜とは、特定の結晶方位を持たない単結晶粒が粒鼻
で隔離されて集合した膜である。
Generally, when a thin film is deposited on an amorphous insulator substrate such as Sin, the crystal structure of the deposited film becomes amorphous or polycrystalline due to the lack of long-range order in the substrate material. Here, an amorphous film is a film in which short-range order at the level of the nearest neighbor atoms is preserved, but no longer-range order, and a polycrystalline film is a film that has a specific crystal orientation. It is a film made up of single crystal grains that are isolated and aggregated by grain noses.

例えば、Sin、上にSiをCVD法によって形成する
場合、堆積温度が約600℃以下であれば非晶質シリコ
ンとなり、それ以上の温度であれば粒径が数百〜数千人
の間で分布した多結晶シリコンとなる。ただし、多結晶
シリコンの粒径及びその分布は形成方法によって大きく
変化する。
For example, when forming Si on Sin by the CVD method, if the deposition temperature is about 600°C or less, it will become amorphous silicon, and if the temperature is higher than that, the grain size will be in the range of several hundred to several thousand. This results in distributed polycrystalline silicon. However, the grain size and distribution of polycrystalline silicon vary greatly depending on the formation method.

さらに、非晶質または多結晶膜をレーザや棒状ヒータ等
のエネルギービームによって溶融固化させる事によって
、ミクロンあるいはミリメートル程度の大粒径の多結晶
薄膜が得られている(SingleCrystal 5
ilicon on non−single−crys
talinsulators、 Journal of
 crystal Growthvol、 63. N
o、 3.0ctober、 1983 edited
 byG、 W、 Cu1len)。
Furthermore, polycrystalline thin films with large grain sizes on the order of microns or millimeters can be obtained by melting and solidifying amorphous or polycrystalline films using energy beams such as lasers or rod-shaped heaters (SingleCrystal 5
ilicon on non-single-crys
talinsulators, Journal of
crystal Growthvol, 63. N
o, 3.0ctober, 1983 edited
by G, W, Cullen).

このようにして形成された各結晶構造の薄膜にトランジ
スタを形成し、その特性から電子易動度を測定すると、
非晶質シリコンでは約0.1cm2/V−sec 、数
百人の粒径を有する多結晶シリコンでは1〜10 cm
”/V−sec 、溶融固化による大粒径の多結晶シリ
コンでは単結晶シリコンの場合と同程度の易動度が得ら
れている。
When a transistor is formed in the thin film of each crystal structure formed in this way and the electron mobility is measured from its characteristics,
Approximately 0.1 cm2/V-sec for amorphous silicon and 1-10 cm for polycrystalline silicon with a grain size of several hundred nanometers.
”/V-sec, large-grain polycrystalline silicon obtained by melting and solidification has a mobility comparable to that of single-crystal silicon.

この結果から、結晶粒内の単結晶領域に形成された素子
と、粒界にまたがって形成された素子とは、その電気的
特性に大きな差異のあることが分る。すなわち、従来法
で得られていた非晶質上の堆積膜は非晶質又は粒径分布
をもった多結晶構造となり、そこに作製された素子は、
単結晶層に作製された素子に比べて、その性能が大きく
劣るも。
This result shows that there is a large difference in electrical characteristics between an element formed in a single crystal region within a crystal grain and an element formed across a grain boundary. In other words, the deposited film on an amorphous surface obtained by the conventional method has an amorphous or polycrystalline structure with a grain size distribution, and the device fabricated thereon has a
However, its performance is significantly inferior to devices fabricated using single-crystal layers.

のとなる。そのために、用途としては簡単なスイッチン
グ素子、太陽電池、光電変換素子等に限られる。
becomes. Therefore, its applications are limited to simple switching elements, solar cells, photoelectric conversion elements, etc.

また、溶融固化によって大粒径の多結晶薄膜を形成する
方法は、クエハごとに非晶質又は単結晶薄膜をエネルギ
ービームで走査するために、大粒径化に多大な時間を要
し、量産性に乏しく、また大面積化に向かないという問
題点を有していた。
In addition, the method of forming a polycrystalline thin film with a large grain size by melting and solidifying requires a large amount of time to increase the grain size because it scans the amorphous or single crystal thin film for each wafer with an energy beam. It has the problem that it has poor performance and is not suitable for large-area applications.

更に、近年、ダイヤモンド薄膜成長の研究が盛になりつ
つある。ダイヤモンド薄膜は、特に半導体としてバンド
ギャップが5.5eVと広く、従来の半導体材料である
St、Ge、GaAs等に比べて高温(〜500℃)で
動作させる事ができる。又、キャリア易動度は電子、正
孔共にSiのそれを上回っており(電子は1800cm
”/V−sec 、正孔は1600 cm+’/V−s
ee ) 、熱伝導度も非常に高い。このため、発熱量
の大きいたい火消費電力型の半導体素子への応用が有望
視されている。
Furthermore, research on diamond thin film growth has been gaining momentum in recent years. Diamond thin films have a wide band gap of 5.5 eV as a semiconductor, and can be operated at higher temperatures (up to 500° C.) than conventional semiconductor materials such as St, Ge, and GaAs. In addition, the carrier mobility of both electrons and holes exceeds that of Si (electrons are at 1800 cm
”/V-sec, hole is 1600 cm+'/V-s
ee), thermal conductivity is also very high. For this reason, its application to semiconductor devices that consume a large amount of heat and consume a large amount of electricity is considered to be promising.

しかしながら、従来では、気相成長によって、ダイヤモ
ンド基板上にダイヤモンド薄膜をエピタキシャル成長さ
せた報告はあるが(N、FuJimoto。
However, there have been reports of epitaxial growth of a diamond thin film on a diamond substrate by vapor phase growth (N, FuJimoto).

T、Imai and^、Doi Pro、 of I
nt、 Couf、 IPAT)、ダイヤモンド基板以
外の基板上にヘテロエピタキシャル成長させた成功例の
報告はない。
T, Imai and^, Doi Pro, of I
nt, Couf, IPAT), there are no reports of successful heteroepitaxial growth on substrates other than diamond substrates.

一般的には、マイクロ波による励起を利用し、CHaの
炭化水素系のガスを用い、熱フィラメントや電子線照射
によりダイヤモンド核を形成するのであるが、一般に核
形成密度が低く、連続な薄膜にはなりにくい。たとえ連
続薄膜となったとしても粒径分布が大きい多結晶構造で
あり、半導体素子への応用には困難がある。
Generally, diamond nuclei are formed using microwave excitation, CHa hydrocarbon gas, and hot filament or electron beam irradiation, but the nucleation density is generally low and a continuous thin film is formed. It's hard to break out. Even if it becomes a continuous thin film, it has a polycrystalline structure with a large grain size distribution, making it difficult to apply to semiconductor devices.

また、ダイヤモンド基板を用いる限り、当然高価格とな
り、大面積化にも問題があり、実用化には適さない。
Furthermore, as long as a diamond substrate is used, it will naturally be expensive and there will be problems with increasing the area, making it unsuitable for practical use.

以上述べたように、従来の結晶成長方法およびそれによ
って形成される結晶では、三次元集積化や大面積化が容
易ではなく、デバイスへの実用的。
As mentioned above, with conventional crystal growth methods and the crystals formed thereby, it is not easy to achieve three-dimensional integration or increase in area, making it difficult to achieve practical use in devices.

な応用が困難であり、優れた特性を有するデバイスを作
製するために必要とされる単結晶および多結晶等の結晶
を容易に、かつ、低コストで形成することができなかっ
た。
However, it has been difficult to easily and inexpensively form single crystals, polycrystals, and other crystals required for manufacturing devices with excellent characteristics.

[発明の目的] 本発明の主たる目的は、上記従来の問題点を解決した半
導体結晶の形成方法及びその方法で得られる結晶部品(
article )を提供することである。
[Object of the Invention] The main object of the present invention is to provide a method for forming a semiconductor crystal that solves the above-mentioned conventional problems, and a crystal component (
article).

本発明の別の目的は、下地材料に制約されることなく、
たとえば基板の材料、構成、大きさ等に制約されること
なく、粒界を含まない単結晶及び粒界制御された多結晶
等の良質の半導体結晶の形成方法及びそれより得られる
結晶を有する結晶物品を提供することにある。
Another object of the present invention is to
For example, a method for forming high-quality semiconductor crystals such as single crystals without grain boundaries and polycrystals with controlled grain boundaries, without being restricted by the material, structure, size, etc. of the substrate, and crystals having the crystals obtained therefrom. The goal is to provide goods.

本発明の更に別の目的は特別な装置を用いず、簡単な工
程で効率良く上記半導体結晶を形成する方法を提供する
ことにある。
Still another object of the present invention is to provide a method for efficiently forming the above semiconductor crystal through simple steps without using any special equipment.

本発明の更にもう1つ別の目的は、結晶形成面に、該結
晶形成面を形成する材料より核形成密度が十分大きい金
属で形成され、単一の核だけが成長する成長する程度に
十分微細な面積を有する核形成面(SNDL)が設けら
れ、該核形成面(SNDL)に単一的に成長した半導体
単結晶を有する半導体結晶物品を提供することである。
Yet another object of the present invention is to form a crystal formation surface of a metal having a sufficiently higher nucleation density than the material forming the crystal formation surface, and to form a metal having a sufficiently large nucleation density to the extent that only a single nucleus grows. An object of the present invention is to provide a semiconductor crystal article having a nucleation surface (SNDL) having a minute area and having a semiconductor single crystal grown singly on the nucleation surface (SNDL).

本発明の更にもう1つ別の目的は、結晶形成面を形成す
る材料の種類による結晶形成材料の核形成密度の差を利
用して、半導体結晶を形成する方法において、前記結晶
形成面に、該結晶形成面を形成する材料より核形成密度
の十分大きい金属で、単一の核だけが成長するように十
分微細な面積を有する核形成面(SNDL)を形成し、
該結晶形成面(SNDL)単一の核のみを形成し、該単
一の核より単結晶を成長させて半導体結晶を形成する半
導体結晶の形成方法を提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide a method for forming a semiconductor crystal by utilizing a difference in nucleation density of a crystal forming material depending on the type of material forming the crystal forming surface. Forming a nucleation surface (SNDL) with a metal having a sufficiently higher nucleation density than the material forming the crystal formation surface and having a sufficiently fine area so that only a single nucleus grows,
An object of the present invention is to provide a method for forming a semiconductor crystal, in which only a single nucleus is formed on the crystal formation surface (SNDL), and a single crystal is grown from the single nucleus to form a semiconductor crystal.

本発明の更にもう1つ別の目的は、核形成密度の小さい
非核形成面(SNDS)と、単一核のみより結晶成長す
るに十分小さい面積を有し、前記非核形成面(Ssps
)の核形成密度(NDS)より大きい核形成密度(ND
L)を有する金属の核形成面(SNDL)とが隣接して
配された自由表面を有する基体に、結晶形成処理を施し
て前記半導体単結晶を成長させることを特徴とする半導
体結晶の形成方法を提供することである。
Yet another object of the present invention is to have a non-nucleation surface (SNDS) with a low nucleation density and an area sufficiently small for crystal growth than only a single nucleus;
) is greater than the nucleation density (NDS) of
A method for forming a semiconductor crystal, the method comprising growing the semiconductor single crystal by performing a crystal formation treatment on a substrate having a free surface adjacent to a metal nucleation surface (SNDL) having a metal nucleation surface (SNDL). The goal is to provide the following.

本発明の更にもう1つ別の目的は、核形成密度の小さい
非核形成面(SNDS)を有する基体の前記非核形成面
(SNDS)の所望の位置であって、単一核のみより結
晶成長するに十分小さい面積に、前記非核形成面(SN
DS)を形成している材料(M、)と異なり、前記非核
形成面(SNDS)の核形成密度(NDS)より大きい
核形成密度(NDL)を有する核形成面(SNDL)を
形成する金属(ML )を付加して前記核形成面(S 
NDL)を形成し、 次いで、前記基体に結晶形成処理を施して単一核を前記
核形成面(SNDL)に形成し、該単一核より半導体単
結晶を成長させることを特徴とする半導体結晶の形成方
法を提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide a desired position of the non-nucleation surface (SNDS) of a substrate having a low nucleation density, wherein crystal growth is achieved from only a single nucleus. The non-nucleation surface (SN
The metal (M, ) forming the nucleation surface (SNDL) has a nucleation density (NDL) larger than the nucleation density (NDS) of the non-nucleation surface (SNDS), unlike the material (M, ML) to form the nucleation surface (S
NDL) is formed, and then a single nucleus is formed on the nucleation surface (SNDL) by subjecting the substrate to a crystal formation treatment, and a semiconductor single crystal is grown from the single nucleus. An object of the present invention is to provide a method for forming a.

本発明の更に別の目的は、核形成密度差(ΔND)が十
分大きい2 fl類の結晶形成面を有し、その中の核形
成密度の小さい方の結晶形成面(SNDL)は金属で形
成されており、単一核のみより半導体単結晶が成長する
に十分な面積を有する基体に結晶形成処理を施して、前
記結晶形成面(SNDL)に安定した単一核を形成し、
該単一核より半導体単結晶を成長させることを特徴とす
る半導体結晶の形成方法を提供することである。
Still another object of the present invention is to have 2 fl type crystal formation surfaces with a sufficiently large nucleation density difference (ΔND), among which the crystal formation surface (SNDL) with a smaller nucleation density is formed of metal. A stable single nucleus is formed on the crystal formation surface (SNDL) by performing a crystal formation treatment on a substrate having a sufficient area for a semiconductor single crystal to grow from only a single nucleus,
An object of the present invention is to provide a method for forming a semiconductor crystal, which is characterized by growing a semiconductor single crystal from the single nucleus.

本発明の更にもう1つの目的は、核形成密度の小さい非
核形成面(SNDS)と、該非核形成面(SNDS)に
隣接して配され、単一核のみより結晶成長するに十分小
さい面積を有し、前記非核形成面(S+<os)の核形
成密度(NDりより大きい核形成密度(NDL)を有す
る金属の核形成面(SNDL)とを有する基体と、前記
単一核より成長して、前記核形成面(SNDL)を過分
に覆っている単結晶とを有することを特徴とする半導体
結晶物品を提供することである。
Yet another object of the present invention is to provide a non-nucleation surface (SNDS) with a low nucleation density and a surface area adjacent to the non-nucleation surface (SNDS) that is sufficiently smaller for crystal growth than a single nucleus alone. and a metal nucleation surface (SNDL) having a nucleation density (NDL) greater than the nucleation density (NDL) of the non-nucleation surface (S+<os); and a single crystal excessively covering the nucleation surface (SNDL).

[問題点を解決するための手段] 本発明の第1の要旨は核形成密度の小さい堆積面(SN
DS)と、単一核のみより結晶成長するに十分小さい面
積を有し、前記堆積面(SNDS)の核形成密度(ND
S)より大きい核形成密度(NDL)を有する金属の堆
積面(SNDL)とが隣接して配された自由表面を有す
る基体に、半導体結晶形成処理を施して前記単一核より
半導体単結晶を成長させることを特徴とする半導体結晶
の形成方法にある。
[Means for solving the problems] The first gist of the present invention is that the deposition surface with a low nucleation density (SN
DS), which has a sufficiently smaller area for crystal growth than a single nucleus alone, and has a nucleation density (NDS) of the deposition surface (SNDS).
S) A semiconductor crystal forming process is performed on a substrate having a free surface adjacent to a metal deposition surface (SNDL) having a larger nucleation density (NDL) to form a semiconductor single crystal from the single nucleus. A method for forming a semiconductor crystal, characterized by growing a semiconductor crystal.

本発明の第2の要旨は核形成密度差(△ND)が十分大
きい2種類の堆積面を有し、その中の核形成密度の大き
い方の堆積面(SNDL)は金属で形成されており、単
一核のみより半導体単結晶が成長するに十分に微細な面
積を有し、基体に半導体結晶形成処理を施して、前記堆
積面(SNDL)に安定した単一核を形成し、該単一核
より単結晶を成長させることを特徴とする半導体結晶の
形成方法にある。
The second gist of the present invention is that there are two types of deposition surfaces with a sufficiently large difference in nucleation density (ΔND), and the deposition surface (SNDL) with a larger nucleation density is made of metal. , has a sufficiently fine area for a semiconductor single crystal to grow from only a single nucleus, performs semiconductor crystal formation treatment on the substrate to form a stable single nucleus on the deposition surface (SNDL), and forms a stable single nucleus on the deposition surface (SNDL). A method for forming a semiconductor crystal characterized by growing a single crystal from a single nucleus.

本発明の第3の要旨は核形成密度の小さい堆積面(SN
DS)を有する基体の前記堆積面(S MDll)の所
望の位置であって、単一核のみより結晶成長するに十分
小さい面積に、前記堆積面(SNDS)を形成している
材料(M、)と異なり、前記堆積面(SNDS)の核形
成密度(NDS)より大きい核形成密度(NDL)を有
する堆積面(SNDS、)を形成する金属(M+、)を
付加して前記堆積面(SNDL)を形成し、次いで、前
記基体に半導体結晶形成処理を施して単一核を前記堆積
面(SNDL)に形成し、該単一核より半導体単結晶を
成長させることを特徴とする半導体結晶の形成方法にあ
る。
The third aspect of the present invention is the deposition surface with low nucleation density (SN
The material (M, ), the deposition surface (SNDS) has a nucleation density (NDL) greater than the nucleation density (NDL) of the deposition surface (SNDS) by adding a metal (M+, ) forming the deposition surface (SNDS, ). ), then a semiconductor crystal forming process is performed on the substrate to form a single nucleus on the deposition surface (SNDL), and a semiconductor single crystal is grown from the single nucleus. It's in the formation method.

本発明の第4の要旨は核形成密度の小さい堆積面(SN
DS)と、該堆積面(SNDS)に隣接して配され、単
一核のみより結晶成長するに十分小さい面積を有し、前
記堆積面(SNow)の核形成密度(NDg)より大き
い核形成密度(NDL)を有する金属の堆積面(SND
L)とを有する基体と、前記単一核より成長して前記堆
積面(S NDL)を越えて前記堆積面(SNDS)を
十分覆っている半導体単結晶とを有することを特徴とす
る半導体結晶物品にある。
The fourth aspect of the present invention is the deposition surface with low nucleation density (SN
DS), and a nucleation layer disposed adjacent to the deposition surface (SNDS), having an area sufficiently smaller than a single nucleus to allow crystal growth, and having a nucleation density (NDg) larger than the nucleation density (NDg) of the deposition surface (SNow). Metal deposition surface (SND) with density (NDL)
L); and a semiconductor single crystal grown from the single nucleus and extending beyond the deposition surface (SNDL) to sufficiently cover the deposition surface (SNDS). In the goods.

本発明の第5の要旨は結晶形成面に、該結晶形成面を形
成する非晶質材料より核形成密度(ND)が十分大きい
金属で形成され、単一の核だけが成長する程度に十分微
細な面積を有する核形成面(SNDL)が設けられ、該
核形成面(SNDL)に単一的に成長した半導体単結晶
を有することを特徴とする半導体結晶物品にある。
A fifth aspect of the present invention is that the crystal formation surface is formed of a metal whose nucleation density (ND) is sufficiently larger than that of the amorphous material forming the crystal formation surface, and is sufficient to allow only a single nucleus to grow. A semiconductor crystal article is provided with a nucleation surface (SNDL) having a minute area, and has a semiconductor single crystal grown singly on the nucleation surface (SNDL).

本発明の第6の要旨は結晶形成面を形成する材料の種類
による結晶形成材料の核形成密度の差を利用して半導体
結晶を形成する方法であって、前記結晶形成面に、該結
晶形成面を形成する材料より核形成密度の十分大きい金
属で、単一の核だけが成長するに十分微細な面積を有す
る核形成面(SNDL)を形成し、該核形成面(SND
LIL)に単一の核のみを形成し、該単一の核より半導
体単結晶を成長させて半導体結晶を形成することを特徴
とする半導体結晶の形成方法にある。
A sixth aspect of the present invention is a method for forming a semiconductor crystal by utilizing the difference in nucleation density of a crystal forming material depending on the type of material forming the crystal forming surface, the method comprising: forming a semiconductor crystal on the crystal forming surface; A nucleation surface (SNDL) is formed with a metal that has a sufficiently higher nucleation density than the material forming the surface and has an area fine enough for only a single nucleus to grow.
The method of forming a semiconductor crystal is characterized in that only a single nucleus is formed in a LIL (LIL), and a semiconductor single crystal is grown from the single nucleus to form a semiconductor crystal.

本発明の第7の要旨は結晶形成面を形成する材料の種類
による結晶形成材料の核形成密度の差を利用して半導体
単結晶を形成する方法において、非晶質材料で形成され
た前記結晶形成面を用意し、該結晶形成面を形成する材
料より核形成密度の十分大きい金属で、単一の核だけが
成長するに十分小さな面積を有し、かつ、必要とされる
半導体結晶の大きさと同じかまたはそれ以上の距離をお
いて、核形成面(SNDL)を前記結晶形成面に設け、
次いで、該核形成面(SNDL)に単一の核のみを形成
し、該単一の核より半導体単結晶を成長させて半導体結
晶層を選択的に形成することを特徴とする半導体結晶の
形成方法にある。
A seventh aspect of the present invention is a method for forming a semiconductor single crystal by utilizing the difference in nucleation density of a crystal forming material depending on the type of material forming a crystal forming surface. Prepare a crystal formation surface using a metal that has a sufficiently higher nucleation density than the material forming the crystal formation surface, has a sufficiently small area for only a single nucleus to grow, and is of the required size of the semiconductor crystal. A nucleation surface (SNDL) is provided on the crystal formation surface at a distance equal to or greater than that of the crystal formation surface,
Next, forming only a single nucleus on the nucleation surface (SNDL) and growing a semiconductor single crystal from the single nucleus to selectively form a semiconductor crystal layer. It's in the method.

本発明の第8の要旨は非晶質材料で形成された非核形成
面(Ssns)と、前記非晶質材料とは異なる金属で形
成され、形成される結晶の形成材料に対して前記非核形
成面(SNDS)より核形成密度(ND)の大きい核形
成面(s、4゜L)とを有する半導体結晶形成用の基体
と、前記核形成面(SNDL)上に、該核形成面(SN
DL)と一対一に対応して形成された半導体結晶とを有
することを特徴とする半導体結晶物品にある。
An eighth aspect of the present invention is that the non-nucleation surface (Ssns) is formed of an amorphous material, and the non-nucleation surface (Ssns) is formed of a metal different from the amorphous material, and the non-nucleation surface (Ssns) is A substrate for forming a semiconductor crystal having a nucleation surface (s, 4°L) with a higher nucleation density (ND) than the nucleation surface (SNDS), and a substrate for forming a semiconductor crystal having a nucleation surface (SNDL) on the nucleation surface
DL) and a semiconductor crystal formed in one-to-one correspondence.

本発明の第9の要旨は核形成密度の小さい非核形成面(
SNDS)と、該非核形成面(SNDS)より露出し、
単一核のみより結晶成長するに十分小さい面積を有し、
前記非核形成面(SNDS)の核形成密度(NDS)’
より大きい核形成密度(NDL)を有する金属の核形成
面(SNDL)とで構成された自由表面を有する基体に
、半導体結晶形成処理を施して前記単一核より半導体単
結晶を成長させることを特徴とする半導体結晶の形成方
法にある。
The ninth aspect of the present invention is a non-nucleation surface with a low nucleation density (
SNDS) and exposed from the non-nucleation surface (SNDS),
It has a sufficiently smaller area for crystal growth than a single nucleus alone,
Nucleation density (NDS) of the non-nucleation surface (SNDS)'
A semiconductor crystal forming process is performed on a substrate having a free surface composed of a metal nucleation surface (SNDL) having a larger nucleation density (NDL) to grow a semiconductor single crystal from the single nucleus. The main feature lies in the method for forming semiconductor crystals.

本発明の第1Oの要旨は核形成密度差(ΔND)が十分
大きい2種類の結晶形成面を有し、その中の核形成密度
の大きい方の金属からなる核形成面(Ss。L)は、核
形成密度の小さい方の非核形成面(SNDS)より露出
しているとともに、単一核のみより半導体単結晶が成長
するに十分に微細な面積を有する、基体に半導体結晶形
成処理を施して、前記核形成面(SNDL)に安定した
単一核を形成し、該単一核より単結晶を成長させること
を特徴とする半導体結晶の形成方法にある。
The gist of the first O of the present invention is that the nucleation density difference (ΔND) has two types of crystal formation planes that are sufficiently large, and the nucleation plane (Ss.L) made of the metal with the larger nucleation density is , the substrate is exposed from the non-nucleation surface (SNDS) where the nucleation density is smaller and has a sufficiently fine area for the growth of a semiconductor single crystal from a single nucleus. , a method for forming a semiconductor crystal, characterized in that a stable single nucleus is formed on the nucleation surface (SNDL) and a single crystal is grown from the single nucleus.

本発明の第11の要旨は核形成密度の大きい表面を有す
る基体の前記表面の所望の位置に、単一核のみより結晶
成長するに十分小さい面積部分を核形成面(SNDL)
として露出させて、前記核形成面(SNDL)を形成し
ている金属(ML )と異なり、前記核形成面(SND
L)の核形成密度(NDL)より小さい核形成密度(N
DS)を有する非核形成面(SNDS)を形成する材料
(M5)を付加して前記非核形成面(SNDS)を形成
して基体を作成し、次いで、前記基体に半導体結晶形成
処理を施して単一核を前記核形成面(SNDL)に、形
成し、該単一核より半導体単結晶を成長させることを特
徴とする半導体結晶の形成方法にある。
An eleventh aspect of the present invention is to form a nucleation surface (SNDL) at a desired position on the surface of a substrate having a surface with a high nucleation density, which is sufficiently small to allow crystal growth from a single nucleus.
Unlike the metal (ML) which is exposed as a nucleation surface (SNDL) and forms the nucleation surface (SNDL),
The nucleation density (NDL) is smaller than the nucleation density (NDL) of L).
A material (M5) forming a non-nucleation surface (SNDS) having a non-nucleation surface (DS) is added to form the non-nucleation surface (SNDS) to create a substrate, and then the substrate is subjected to a semiconductor crystal formation treatment to form a single crystal. A method for forming a semiconductor crystal, characterized in that a single nucleus is formed on the nucleation surface (SNDL), and a semiconductor single crystal is grown from the single nucleus.

本発明の第12の要旨は結晶形成面°を形成する材料の
種類による結晶形成材料の核形成密度の差を利用して半
導体結晶を形成する方法であって、該結晶形成面を形成
する材料より核形成密度の十分大きい金属(ML )で
形成された表面を有する支持体の該表面上に、核形成面
(SNDL)となる単一の核だけが成長するに十分微細
な面積を有する前記表面の露出部を残して、前記金属(
ML)より核形成密度の小さい材料(M5)の薄膜を設
け、該核形成面(SNDL)に該核形成面(S NDL
)に単一の核のみを形成し、該単一の核より半導体単結
晶を成長させて半導体結晶を形成することを特徴とする
半導体結晶の形成方法にある。
The twelfth aspect of the present invention is a method for forming a semiconductor crystal by utilizing the difference in nucleation density of crystal forming materials depending on the type of material forming the crystal forming surface, the method comprising: The surface of the support has a surface made of a metal (ML) having a sufficiently large nucleation density, and the surface of the support has a sufficiently fine area so that only a single nucleus, which becomes the nucleation surface (SNDL), grows. The metal (
A thin film of a material (M5) having a lower nucleation density than that of the nucleation surface (SNDL) is provided on the nucleation surface (SNDL).
), and a semiconductor crystal is formed by growing a semiconductor single crystal from the single nucleus.

本発明の第13の要旨は結晶形成面を形成する材料の種
類による結晶形成材料の核形成密度の差を利用して半導
体結晶を形成する方法において、核形成密度の十分大き
い非晶質材料で形成された表面を有する支持体を用意し
、前記表面上と前記非晶質材料より核形成密度の小さい
材料の薄膜を選択的に設け、単一の核だけが成長するに
十分微細な面積を有し、かつ必要とされる前記半導体−
結晶の大きさと同じかまたはそれ以上の距離をおいて核
形成面(SNDL)となる前記表面の露出部を形成し、
次いで、該核形成面(SNDL)に単一の核のみを形成
し、該単一の核より半導体単結晶を成長させて半導体結
晶を形成することを特徴とする半導体結晶の形成方法に
ある。
The thirteenth aspect of the present invention is a method for forming a semiconductor crystal by utilizing the difference in the nucleation density of the crystal forming material depending on the type of material forming the crystal forming surface. providing a support having a formed surface and selectively disposing a thin film of a material having a lower nucleation density than the amorphous material on the surface to form an area fine enough to allow only a single nucleus to grow; The semiconductor which has and is required -
forming an exposed portion of the surface that will become a nucleation surface (SNDL) at a distance equal to or greater than the size of the crystal;
Next, a method for forming a semiconductor crystal is provided, characterized in that only a single nucleus is formed on the nucleation surface (SNDL), and a semiconductor single crystal is grown from the single nucleus to form a semiconductor crystal.

[実施態様例の説明] 本発明をより良く理解するために、まず、金属や半導体
の一般的な薄膜形成過程を説明する。
[Description of Embodiments] In order to better understand the present invention, first, a general thin film formation process of metals and semiconductors will be explained.

堆積面が、飛来する原子と異なる種類の材料、特に非晶
質材料である場合、飛来する原子は基体表面を自由に拡
散し、又は、再蒸発(脱離)する。そして原子同士の衝
突の末、核が形成され、その自由エネルギGが最大とな
るような核(臨界様)の大きさre (=−20゜/g
v )以上になると、Gは減少し、核は安定に三次元的
に成長を続け、島状となる。reを越えた大きさの核を
r安定核」と呼び以降の本発明の詳細な説明において、
同等断わることなしに「骸」と記した場合は、この「安
定核」を示すものとする。
When the deposition surface is a different type of material from the incoming atoms, particularly an amorphous material, the incoming atoms freely diffuse or reevaporate (desorb) on the substrate surface. Then, as a result of collisions between atoms, a nucleus is formed, and the size of the nucleus (critical-like) at which its free energy G becomes maximum is re (=-20°/g
When the value exceeds v), G decreases and the nucleus continues to grow stably in a three-dimensional manner, forming an island shape. In the detailed explanation of the present invention that follows, a nucleus with a size exceeding re is called an r stable nucleus.
If the word ``mukuro'' is written without any equivalence, it shall refer to this ``stable core.''

また、「安定核」のうち曲率半径rの小さいものを「初
期様」と呼ぶ。核を形成することによって生ずる自由エ
ネルギーGは、 G=4πf(θ) ×(σOt” + (gv ” r”) /3)f(θ
)=(2−3cosθ+eO82θ)/4ただし、r:
核の曲率半径 θ:核の接触角 gv:単位体積当りの自由エネルギー ao :核と真空間の表面エネルギー と表わされる。Gの変化の様子を第1図に示す。
Furthermore, among the "stable nuclei", those with a small radius of curvature r are called "initial-like". The free energy G generated by forming a nucleus is: G=4πf(θ) ×(σOt” + (gv ”r”)/3)f(θ
)=(2-3cosθ+eO82θ)/4 However, r:
Radius of curvature θ of the nucleus: Contact angle gv of the nucleus: Free energy per unit volume ao: Expressed as the surface energy between the nucleus and vacuum. Figure 1 shows how G changes.

同図において、Gが最大値であるときの安定核の曲率半
径がrcである。
In the figure, the radius of curvature of the stable nucleus when G is at its maximum value is rc.

このように核が成長して島状になり、更に成長して島同
士の接触が進行し、場合によっては合体が起こり、網目
状構造を経て最後に連続膜となって基体表面を完全に覆
う。このような過程を経て基体上に薄膜が堆積する。
In this way, the nuclei grow and become island-like, and as they grow further, the islands come into contact with each other, and in some cases coalescence occurs, forming a network structure and finally forming a continuous film that completely covers the substrate surface. . Through this process, a thin film is deposited on the substrate.

上述したような堆積過程において、基体表面の単位面積
当りに形成される核の密度、核の大きさ、核形成速度は
、堆積の系の状態で決定され、特に飛来原子と基体表面
物質との相互作用が重要な因子となる。また、堆積物質
と基体表面との界面の界面エネルギーの結晶面に対する
異方性によっである特定の結晶方位が基体に平行に成長
するが、基体表面が非晶質である場合には、基体平面内
での結晶方位は一定ではない。このために、核あるいは
島同士の衝突により粒界が形成され、特にある程度の大
きさ以上の島同士の衝突であれば合体が起きると、その
まま粒界が形成される。形成された粒界は固相では移動
しにくいために、その時点で粒径が決定される。
In the above-mentioned deposition process, the density of nuclei formed per unit area of the substrate surface, the size of the nuclei, and the nucleation rate are determined by the state of the deposition system, and especially the interaction between the flying atoms and the substrate surface material. Interaction is an important factor. Also, due to the anisotropy of the interfacial energy at the interface between the deposited material and the substrate surface with respect to the crystal plane, a certain crystal orientation grows parallel to the substrate, but if the substrate surface is amorphous, the substrate The crystal orientation within a plane is not constant. For this reason, grain boundaries are formed due to collisions between nuclei or islands, and especially when islands of a certain size or larger collide with each other, when coalescence occurs, grain boundaries are formed as they are. Since the formed grain boundaries are difficult to move in the solid phase, the grain size is determined at that point.

次に、堆積面上に選択的に堆積膜を形成する選択堆積法
について述べる。選択堆積法とは、表面エネルギー、付
着係数、脱離係数、表面拡散速度等という薄膜形成過程
での核形成を左右する因子の材料間での差を利用して、
基体上に選択的に薄膜を形成する方法である。
Next, a selective deposition method for selectively forming a deposited film on a deposition surface will be described. The selective deposition method takes advantage of the differences between materials in factors that affect nucleation during the thin film formation process, such as surface energy, adhesion coefficient, desorption coefficient, and surface diffusion rate.
This is a method of selectively forming a thin film on a substrate.

第2図(A)および(B)は選択堆積法の説明図である
。まず同図(A)に示すように、基体i上に、基体1と
上記因子の異なる材料から成る薄膜2を所望部分に形成
する。そして・適当な堆積条件によって適当な材料から
成る薄膜の堆積を行うと、薄膜3は薄膜2上にのみ成長
し、基体1上には成長しないという現象を生じさせるこ
とができる。この現象を利用することで、自己整合的に
形成された薄膜3を成長させることができ、従来のよう
なレジストを用いたりソゲラフイエ程の省略が可能とな
る。
FIGS. 2(A) and 2(B) are illustrations of the selective deposition method. First, as shown in FIG. 2A, a thin film 2 made of a material having the above-mentioned factors different from that of the substrate 1 is formed on a substrate i at a desired portion. When a thin film made of a suitable material is deposited under suitable deposition conditions, a phenomenon can be caused in which the thin film 3 grows only on the thin film 2 and does not grow on the substrate 1. By utilizing this phenomenon, it is possible to grow the thin film 3 formed in a self-aligned manner, and it becomes possible to use a conventional resist or to omit the conventional resist.

このような選択形成法による堆積を行うことができる材
料としては、例えば基体1としてSin、、薄膜2とし
てSt、GaAs、窒化シリコン、そして堆積させる薄
膜3としてSt。
Materials that can be deposited by such a selective formation method include, for example, Sin for the substrate 1, St, GaAs, and silicon nitride for the thin film 2, and St for the thin film 3 to be deposited.

W、GaAs、InP等がある。Examples include W, GaAs, and InP.

第3図は、Sin、の堆積面と窒化シリコンの堆積面と
の核形成密度の経時変化を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing the change over time in the nucleation density of the Sin deposition surface and the silicon nitride deposition surface.

同グラフが示すように、堆積を開始して間もなく、Si
n、上での核形成密度は103個/ c m’以下で飽
和し、20分後でもその値はほとんど変化しない。
As the graph shows, shortly after starting the deposition, Si
The nucleation density above n is saturated below 103/cm', and its value hardly changes even after 20 minutes.

それに対して、窒化シリコン(Si3NJ上では、約4
X10’個1crdで一旦飽和し、そレカら10分はど
変化しないが、それ以降は急激に増大する。なお、この
測定例では、5iCj24ガスをH7で希釈し、圧力1
75Torr、温度100℃の条件下でCVD法により
堆積した場合を示している。他に、5it(4,5iH
2CJZa。
In contrast, on silicon nitride (Si3NJ), approximately 4
It is once saturated at X10' 1 crd, and does not change for 10 minutes after that, but increases rapidly after that. In this measurement example, 5iCj24 gas was diluted with H7 and the pressure was 1.
The case is shown in which deposition was performed by the CVD method under conditions of 75 Torr and a temperature of 100°C. In addition, 5it (4,5iH
2CJZa.

5iHCIls、SiF4等を反応ガスとして用いて、
圧力、温度等を調整することで同様の作用を得ることが
できる。また、真空蒸着でも可能である。
Using 5iHCIls, SiF4, etc. as a reaction gas,
A similar effect can be obtained by adjusting pressure, temperature, etc. Vacuum deposition is also possible.

この場合、SiO2上の核形成はほとんど問題とならな
いが、反応ガス中にMCIガスを添加することで、Si
O2上での核形成を更に抑制し、S i O2上でのS
tの堆積を皆無にすることができる。
In this case, nucleation on SiO2 is hardly a problem, but by adding MCI gas to the reaction gas, SiO2
Nucleation on O2 is further suppressed, and S on S i O2
The accumulation of t can be completely eliminated.

このような現象は、5iC)2及び窒化シリコンの材料
表面のStに対する吸着係数、脱離係数、表面拡散係数
等の差によるところが大きいが、Si原子自身によって
Sin、が反応し、蒸気圧が高い一酸化シリコンが生成
されることで5i02自身がエツチングされ、他方、窒
化シリコン上ではこのようなエツチング現象は生じない
ということも選択堆積を生じさせる原因となっていると
考えられる(T、Yonehara、 S、Yoshi
oka。
This phenomenon is largely due to differences in the adsorption coefficient, desorption coefficient, surface diffusion coefficient, etc. for St on the material surfaces of 5iC)2 and silicon nitride, but Si atoms themselves react with Si, resulting in a high vapor pressure. The fact that 5i02 itself is etched by the generation of silicon monoxide, whereas such an etching phenomenon does not occur on silicon nitride is also thought to be a cause of selective deposition (T, Yonehara, et al. S, Yoshi
OK.

S、Miyazawa    Journal  of
  Applied  Physics   53゜6
839、1982)。
S, Miyazawa Journal of
Applied Physics 53°6
839, 1982).

このように堆積面の材料としてSin、及び窒化シリコ
ンを選択し、堆積材料としてシリコンを選択すれば、同
グラフに示すように十分に大きな核形成密度差を得るこ
とができる。なお、ここでは非核形成面の材料として5
i02が望ましいが、これに限らず、SiOx (0<
X<2)であっても十分実用的な核形成密度差を得るこ
とがで包る。
By selecting Sin and silicon nitride as the materials for the deposition surface and selecting silicon as the deposition material, a sufficiently large difference in nucleation density can be obtained as shown in the graph. In addition, here, 5 is used as the material for the non-nucleation surface.
i02 is desirable, but not limited to this, SiOx (0<
Even if X<2), it is possible to obtain a sufficiently practical nucleation density difference.

もちろん、これらの材料に限定されるものではなく、核
形成密度の差(ΔND)を得る他の方法としては、Si
n、面に局所的にA1やCu等をイオン注入して過剰に
八1やCu等を有する領域を形成してもよい。
Of course, it is not limited to these materials, and other methods for obtaining the difference in nucleation density (ΔND) include Si
A region having an excessive amount of 81, Cu, etc. may be formed by locally implanting ions of A1, Cu, etc. into the n-plane.

本発明は、このような核形成密度差(ΔND)に基づく
選択的堆積法を利用するものであって、非核形成面の材
料より核形成密度の十分大きい異種材料から成る核形成
面を単一の核だけが成長するように十分微細に形成する
ことによって、その微細な異種材料の存在する箇所だけ
に半導体単結晶を選択的に成長させることができる。
The present invention utilizes a selective deposition method based on such a difference in nucleation density (ΔND), and uses a single nucleation surface made of a different material with a sufficiently higher nucleation density than the material on the non-nucleation surface. By forming the semiconductor single crystal sufficiently finely so that only the nucleus thereof grows, it is possible to selectively grow a semiconductor single crystal only in the area where the fine foreign material exists.

なお、半導体単結晶の選択的成長は、非核形成面表面の
電子状態、特にダングリングボンドの状態によっても左
右されると考えられる。このため、核形成密度の低い材
料(例えば、SiO□)はバルク材料である必要はなく
、任意の材料や基体等の表面のみに形成されて上記非核
形成面を形成していればよい。
The selective growth of a semiconductor single crystal is also considered to be influenced by the electronic state of the non-nucleation surface, especially the state of dangling bonds. Therefore, the material with a low nucleation density (for example, SiO□) does not need to be a bulk material, and may be formed only on the surface of an arbitrary material or substrate to form the non-nucleation surface.

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on the drawings.

第4図(A)〜(D)は、本発明による半導体結晶の形
成方法の第1実施態様例を示す形成工面であり、第5図
(A)及び(B)は、第4図(A)及び(D)における
基体の斜視図である。
4(A) to 4(D) are forming surfaces showing the first embodiment of the method for forming a semiconductor crystal according to the present invention, and FIGS. 5(A) and 5(B) are ) and (D) are perspective views of the base body.

まず、第4図(A)及び第5図(A)に示すように、基
体4上に、選択堆積を可能にする核形成密度の小さい薄
膜5[堆積面(SNDS)]を形成し、その上に核形成
密度の大きい薄膜5を形成する材料とは異種の金属性材
料を薄く堆積させ、リソグラフィ等によってパターニン
グすることで異種材料からなる核形成面(S NDL又
はrseedJと呼ぶ)6を十分微細に形成する。ただ
し、支持体4の大きさ、結晶構造及び組成は任意のもの
でよく、通常の半導体技術で作成した機能素子が形成さ
れた基体で°あってもよい。又、異種材料から成る核形
成面(SNDL ) 6とは、上述したように、薄膜5
に金属イオンを注入して形成される過剰に金属分子を有
する変質領域も含めるものとする。
First, as shown in FIGS. 4(A) and 5(A), a thin film 5 [deposition surface (SNDS)] with a low nucleation density that enables selective deposition is formed on the substrate 4, and By depositing a thin layer of a metallic material different from the material that forms the thin film 5 with a high nucleation density on top and patterning it by lithography or the like, the nucleation surface (referred to as SNDL or rseedJ) 6 made of the different material is sufficiently formed. Form finely. However, the size, crystal structure, and composition of the support 4 may be arbitrary, and the support 4 may be a base on which functional elements are formed using ordinary semiconductor technology. In addition, the nucleation surface (SNDL) 6 made of different materials refers to the thin film 5 as described above.
It also includes an altered region having an excess of metal molecules, which is formed by implanting metal ions into the region.

次に、適当な堆積条件を選択することによって核形成面
(SNDL ) 6だけに薄膜半導体材料の単一の核が
形成される。すなわち、核形成面(SNDL)6は、単
一の核のみが形成される程度に十分微細に形成する必要
がある。核形成面(SNDL)6の大きさは、金属性材
料の種類により異るが、好ましくは数μm(16μゴ)
以下、より好ましくは2μm(4μゴ)以下、最適には
1μm(1μrr?)以下である。更に、核は単結晶構
造を保ちながら成長し、第4図(B)に示すように島状
の半導体単結晶粒7となる。島状の半導体単結晶粒7が
形成されるためには、既に述べたように、薄膜5上で全
く核形成が起こらないように条件を決めることが望まし
いものである。島状の半導体単結晶粒7は、単結晶構造
を保ちながら核形成面(SNDL)6を中心にして更に
成長しく1ateral overgrowth)、同
図(C)に示すように薄膜5全体を覆うことができる(
単結晶7A)。
A single nucleus of thin film semiconductor material is then formed only at the nucleation surface (SNDL) 6 by selecting appropriate deposition conditions. That is, the nucleation surface (SNDL) 6 needs to be formed sufficiently finely so that only a single nucleus is formed. The size of the nucleation surface (SNDL) 6 varies depending on the type of metallic material, but is preferably several μm (16 μm).
The thickness is more preferably 2 μm (4 μm) or less, and most preferably 1 μm (1 μrr?) or less. Further, the nucleus grows while maintaining the single crystal structure, and becomes an island-shaped semiconductor single crystal grain 7 as shown in FIG. 4(B). In order to form the island-shaped semiconductor single crystal grains 7, it is desirable to determine conditions such that no nucleation occurs on the thin film 5, as described above. The island-shaped semiconductor single crystal grains 7 further grow around the nucleation surface (SNDL) 6 while maintaining the single crystal structure (lateral overgrowth), and can cover the entire thin film 5 as shown in FIG. can(
Single crystal 7A).

続いて、必要に応じてエツチング又は研磨によって半導
体単結晶7Aを平坦化し、第4図(D)及び第5図(B
)に示すように、所望の素子を形成することができる単
結晶層8が薄膜上に形成される。
Subsequently, the semiconductor single crystal 7A is planarized by etching or polishing as necessary, and the semiconductor single crystal 7A is flattened as shown in FIGS. 4(D) and 5(B).
), a single-crystal layer 8 is formed on the thin film, allowing the formation of desired elements.

このように非核形成面(SNDS)を形成する薄膜5が
支持体4上に形成されているために、支持体4は任意の
材料を使用することができる。更に、このような場合に
は、支持体4に通常の半導体技術によって機能素子等が
形成されたものであっても、その上に容易に単結晶層8
を形成することができる。
Since the thin film 5 forming the non-nucleation surface (SNDS) is thus formed on the support 4, any material can be used for the support 4. Furthermore, in such a case, even if functional elements and the like are formed on the support 4 using normal semiconductor technology, it is easy to form a single crystal layer 8 thereon.
can be formed.

なお、上記実施例では、非核形成面(SMDll)を薄
膜5で形成したが、勿論、第6図に示すように、選択核
形成を可能にする核形成密度(ND)の大きい材料から
成る支持体をそのまま用いて、核形成面(SNflL)
を所望の任意位置に設けて、単結晶層を同様に形成して
もよい。
In the above embodiment, the non-nucleation surface (SMDll) was formed of the thin film 5, but of course, as shown in FIG. Using the body as it is, the nucleation surface (SNflL)
A single crystal layer may be formed in the same manner by providing a single crystal layer at any desired position.

第6図(A)〜(D)は、本発明の第二実施態様例を示
す半導体単結晶の形成工程である。同図に示すように、
選択核形成を可能にする核形成密度(ND)の小さい材
料から成る支持体9上に、核形成密度(ND)の大きい
金属から成る核形成面(SNDL)6に十分微小に形成
することができる。
FIGS. 6(A) to 6(D) show steps for forming a semiconductor single crystal showing a second embodiment of the present invention. As shown in the figure,
On the support 9 made of a material with a small nucleation density (ND) that enables selective nucleation, a nucleation surface (SNDL) 6 made of a metal with a large nucleation density (ND) can be formed in a sufficiently small size. can.

第7図(A)〜(D)は、本発明による半導体結晶の形
成方法の第3実施態様例を示す形成工程図であり、第8
図(A)及び(B)は、第7図(A)及び(B)におけ
る基体の斜視図である。
FIGS. 7(A) to 7(D) are forming process diagrams showing a third embodiment of the method for forming a semiconductor crystal according to the present invention;
Figures (A) and (B) are perspective views of the base body in Figures 7 (A) and (B).

第7図(A)及び第8図(A)に示すように、非晶質絶
縁物支持体11上に、距aftを隔てて上記選択核形成
を可能にする支持体11とは異種の金属材料で核形成面
(SNDL ) 12−1. 12−2を十分小さく配
列する。この距mxは、例えば、半導体素子又は素子群
を形成するために必要とされる単結晶領域の大きさと同
じか又はそれ以上に設定される。
As shown in FIG. 7(A) and FIG. 8(A), a metal of a different type from the support 11 is placed on the amorphous insulating support 11 at a distance of aft to enable selective nucleation. Nucleation surface in material (SNDL) 12-1. Arrange 12-2 sufficiently small. This distance mx is set, for example, to be equal to or larger than the size of a single crystal region required to form a semiconductor element or element group.

次に、適当な結晶形成条件を選択することによって核形
成面(SNDL)L ) 12 1. 12−2だけに
半導体結晶材料の核が唯一形成される。すなわち、核形
成面(SNDL ) 12−1. 12−2は、単一の
核のみが形成される程度に十分微細な大きさ(面積)に
形成する必要がある。核形成面(SNDL ) 12 
1. 12−2の大きさは、金属性材料の種類によって
異なるが、数ミクロン以下であればよい、更に、核は単
結晶構造を保ちながら成長し、第7図(B)に示すよう
に島状の半導体単結晶粒13−1.13−2となる。島
状の半導体単結晶粒13−1.13−2が形成されるた
めには、既に述べたように、支持体11上の核形成面(
SNDL)以外の表面で全く核の形成が起こらないよう
に条件を決めることが望ましいものである。
Next, by selecting appropriate crystal formation conditions, the nucleation surface (SNDL) L ) 12 1. The only nucleus of semiconductor crystal material is formed only in 12-2. That is, nucleation surface (SNDL) 12-1. 12-2 needs to be formed in a sufficiently fine size (area) to form only a single nucleus. Nucleation surface (SNDL) 12
1. The size of 12-2 varies depending on the type of metallic material, but it is sufficient that it is several microns or less.Furthermore, the nucleus grows while maintaining a single crystal structure, forming an island shape as shown in Figure 7 (B). becomes semiconductor single crystal grain 13-1.13-2. In order to form island-shaped semiconductor single crystal grains 13-1, 13-2, as already mentioned, the nucleation surface (
It is desirable to determine conditions such that no nucleation occurs on surfaces other than SNDL).

島状の半導体単結晶粒13−1.13−2の基体11の
法線方向の結晶方位は、支持体11の材料及び核を形成
する材料の界面エネルギーを最小にするように一定に決
まる。なぜならば、表面あるいは界面エネルギーは結晶
面によって異方性を有するからである。しかしながら、
すでに述べたように、非品品支持体における支持体面内
部の結晶方位は決定されない。
The crystal orientation of the island-shaped semiconductor single crystal grains 13-1, 13-2 in the normal direction to the base body 11 is fixed so as to minimize the interfacial energy of the material of the support body 11 and the material forming the nucleus. This is because the surface or interfacial energy has anisotropy depending on the crystal plane. however,
As already mentioned, the crystal orientation within the plane of the support in non-grade supports is not determined.

島状の半導体単結晶粒13−1は更に成長して、単結晶
13A−1,13A−2となり、第7図(C)に示すよ
うに隣りの半導体単結晶13A−1,13A−2が互い
に接触するが、支持体面内の結晶方位は一定ではないた
めに、核形成面(SNDL ) 12−1と12−2と
の中間位置に結晶粒界14が形成される。
The island-shaped semiconductor single crystal grains 13-1 further grow to become single crystals 13A-1 and 13A-2, and as shown in FIG. 7(C), the adjacent semiconductor single crystals 13A-1 and 13A-2 Although they contact each other, since the crystal orientation within the plane of the support is not constant, a grain boundary 14 is formed at an intermediate position between the nucleation planes (SNDL) 12-1 and 12-2.

続いて、半導体単結晶13A−1,13A−2は三次元
的に成長するが、成長速度の遅い結晶面がファセットと
して現われる。そのために、エツチング又は研磨によっ
て半導体単結晶13A−1,13A−2の表面の平坦化
を行い、更に粒界14の部分を除去して、第7図(D)
及び第8図(B)に示すように粒界を含まない半導体単
結晶の薄膜15−1.15−2を格子状に形成する。
Subsequently, the semiconductor single crystals 13A-1 and 13A-2 grow three-dimensionally, but crystal planes with a slow growth rate appear as facets. For this purpose, the surfaces of the semiconductor single crystals 13A-1 and 13A-2 are flattened by etching or polishing, and the grain boundary portions 14 are removed, as shown in FIG. 7(D).
Then, as shown in FIG. 8(B), semiconductor single crystal thin films 15-1 and 15-2 containing no grain boundaries are formed in a lattice shape.

この半導体単結晶膜15−1.15−2の大きさは、上
述しんように、核形成面(SNDL ) 12の間隔1
によって決定される。すなわち、核形成面(SNDL 
) 12の形成パターンを適当に定めることによって、
粒界の位置を制御することができ、所望の大きさの半導
体単結晶を所望の配列で形成することができる。
The size of this semiconductor single crystal film 15-1, 15-2 is, as described above, the interval 1
determined by That is, the nucleation surface (SNDL
) By appropriately determining the 12 formation patterns,
The positions of grain boundaries can be controlled, and semiconductor single crystals of desired size and arrangement can be formed.

第9図(A)〜(D)は、本発明の第4実施態様例を示
す結晶の船成工程図である。同図に示すように、第1実
施例と同様に所望の支持体4上に、選択核形成を可能に
する核形成密度(ND)の小さい材料から成る薄膜状の
核形成面(S NDS)5を形成し、その上に間隔λで
金属から成る核形成面(SNDL ) 12を形成する
ことができる。
FIGS. 9(A) to 9(D) are crystal ship formation process diagrams showing a fourth embodiment of the present invention. As shown in the figure, a thin film-like nucleation surface (S NDS) made of a material with a low nucleation density (ND) that enables selective nucleation is placed on the desired support 4 as in the first embodiment. 5, and a nucleation surface (SNDL) 12 made of metal can be formed thereon at a spacing λ.

第10図(A)〜(D)は、本発明による半導体単結晶
の形成方法の実施態様を示す形成工程図であり、第11
図(A)及び(B)は、第10図(A)及びCD)に対
応する斜視図である。
10(A) to 10(D) are formation process diagrams showing an embodiment of the method for forming a semiconductor single crystal according to the present invention, and FIG.
Figures (A) and (B) are perspective views corresponding to Figures 10 (A) and (CD).

まず、第10図(A)及び第11図(A)に示すように
、支持体10上に、選択核形成を可能にする核形成密度
の大きい金属薄膜6を形成し、その上に核形成密度の大
きい薄膜6を形成する材料を薄く堆積させ、リソグラフ
ィ等によってバターニングすることで核形成面(SMD
ll)5Aを形成する薄膜5を核形成面(SNDL)6
Aが十分微細に設けられるように形成する。ただし、支
持体4の大台さ、結晶構造及び組成は任意のものでよく
、又、通常の半導体技術で作成した機能素子が形成され
た支持体であってもよい。又、核形成面(SNDL )
 6Aは、薄膜5の下の薄膜6を多結晶シリコン又はS
iO2で形成し、薄膜6の露出部に、AILイオンやC
uイオン等の金属イオンを注入して形成される過剰に金
属分子を有する変質領域として形成しても良い。
First, as shown in FIGS. 10(A) and 11(A), a metal thin film 6 with a high nucleation density that enables selective nucleation is formed on the support 10, and nucleation is formed on the thin metal film 6. The nucleation surface (SMD
ll) The thin film 5 forming 5A is placed on the nucleation surface (SNDL) 6
It is formed so that A is provided sufficiently finely. However, the size, crystal structure, and composition of the support body 4 may be arbitrary, and the support body 4 may be a support body on which functional elements are formed using ordinary semiconductor technology. Also, the nucleation surface (SNDL)
6A, the thin film 6 below the thin film 5 is made of polycrystalline silicon or S
AIL ions and C are formed on the exposed part of the thin film 6.
It may be formed as an altered region having an excess of metal molecules formed by implanting metal ions such as U ions.

次に、適当な堆積条件を選択することによって核形成面
(SNDL ) 6Aだけに薄膜半導体材料の単一の核
が形成される。すなわち、核形成面(SNDL)6は、
単一の核のみが形成される程度に十分微細に形成する必
要がある。核形成面(SNDL)6Aの大きさは、金属
性材料の種類によって異なるが、数ミクロン以下であれ
ばよい。
A single nucleus of thin film semiconductor material is then formed only on the nucleation surface (SNDL) 6A by selecting appropriate deposition conditions. That is, the nucleation surface (SNDL) 6 is
It is necessary to form it sufficiently finely so that only a single nucleus is formed. The size of the nucleation surface (SNDL) 6A varies depending on the type of metallic material, but may be several microns or less.

更に、核は単結晶構造を保ちながら成長し、第4図(B
)に示すように島状の半導体単結晶粒7となる。島状の
半導体単結晶粒7が形成されるためには、既に述べたよ
うに、薄膜5A上で全く核形成が起こらないように条件
を決めることが望ましいものである。
Furthermore, the nucleus grows while maintaining a single crystal structure, as shown in Figure 4 (B
), island-shaped semiconductor single crystal grains 7 are formed. In order to form the island-shaped semiconductor single crystal grains 7, as already mentioned, it is desirable to determine the conditions so that no nucleation occurs on the thin film 5A.

島状の半導体単結晶粒7は、単結晶構造を保ちながら核
形成面(SNDL ) 6Aを中心にして更に成長しく
1ateral overgrowth) 、第10図
(C)に示すように薄膜5全体を覆うことができる(半
導体単結晶7A)。
The island-shaped semiconductor single crystal grains 7 further grow around the nucleation surface (SNDL) 6A while maintaining the single crystal structure, and cover the entire thin film 5 as shown in FIG. 10(C). (semiconductor single crystal 7A).

続いて、必要に応じてエツチング又は研磨によって半導
体単結晶フAを平坦化し、第10図(D)及び第11図
CB)に示すように、所望の素子を形成することができ
る単結晶層8が薄膜上に形成される。
Subsequently, the semiconductor single crystal layer A is planarized by etching or polishing as necessary to form a single crystal layer 8 that can form a desired element, as shown in FIGS. 10(D) and 11(CB). is formed on the thin film.

このように非核形成面(SNDS)6Aを形成する金属
薄膜6が支持体4上に形成されているために、支持体4
は任意の材料を使用することができる。更に、このよう
な場合には、支持体4に通常の半導体技術によって機能
素子等が形成されたものであっても、その上に容易に単
結晶層8を形成することができる。
Since the metal thin film 6 forming the non-nucleation surface (SNDS) 6A is formed on the support 4 in this way, the support 4
can be made of any material. Furthermore, in such a case, even if functional elements and the like are formed on the support 4 using normal semiconductor technology, the single crystal layer 8 can be easily formed thereon.

なお、上記実施態様例では非核形成面(S 5os)6
Aを薄膜5で形成したが、もちろん、第6図に示すよう
に、選択核形成を可能にする核形成密度(ND)の大き
い材料から成る支持体をそのまま用いて、核形成面(S
NDL)を所望の任意位置に設けて、単結晶層を同様に
形成してもよい。
In addition, in the above embodiment example, the non-nucleation surface (S 5os) 6
A was formed with the thin film 5, but of course, as shown in FIG. 6, the nucleation surface (S
A single-crystal layer may be formed in the same manner by providing NDL) at any desired position.

第12図(A)〜(D)は、本発明の第6実施例を示す
半導体単結晶の形成工程図である。同図に示すように、
選択核形成を可能にする核形成密度(ND)の大きい金
属材料から成る支持体9上に、核形成密度(ND)の小
さい材料から成り、非核形成面(S、4゜5)5Aを形
成する薄膜5を、核形成面(SNDL)9Aとなる支持
体9の露出部を十分微小に設けるように形成することで
結晶形成用の基体を用意し、該基体を用いて第1実施態
様例と同様にして半導体単結晶層8を形成することがで
きる。
FIGS. 12(A) to 12(D) are process diagrams for forming a semiconductor single crystal showing a sixth embodiment of the present invention. As shown in the figure,
A non-nucleation surface (S, 4°5) 5A made of a material with a small nucleation density (ND) is formed on a support 9 made of a metal material with a large nucleation density (ND) that enables selective nucleation. A substrate for crystal formation is prepared by forming a thin film 5 such that the exposed portion of the support 9 which becomes the nucleation surface (SNDL) 9A is sufficiently small, and this substrate is used to form the first embodiment example. Semiconductor single crystal layer 8 can be formed in the same manner as described above.

第13図(A)〜(D)は、本発明による半導体結晶の
形成方法の第7実施例を示す形成工程図であり、第14
図(A)及び(B)は、第13図(A)及び(D)に対
応する斜視図である。
13(A) to 13(D) are forming process diagrams showing a seventh embodiment of the method for forming a semiconductor crystal according to the present invention, and FIG.
Figures (A) and (B) are perspective views corresponding to Figures 13 (A) and (D).

第13図及び第14図(A)に示すように、ガラス板等
の適当な支持体10上に該形成密度(ND)が比較的大
きいAl1%Cu又はAIL−Cu合金等の非晶質金属
薄膜12を設け、該金属薄膜12上に、距Biを隔てて
上記選択核形成を可能とする薄膜12を形成する金属に
対して核形成密度が小さい異種の材料で所望位置に薄膜
11を選択的に形成して単一核のみが形成されるに十分
に小さい面積の核形成面(SNDL ) 12A −1
,12A−2を配置する。この距@Xは、例えば、半導
体素子又は素子群を形成するために必要とされる単結晶
領域の大きさと同じか又はそれ以上に設定される。
As shown in FIGS. 13 and 14 (A), an amorphous metal such as Al1%Cu or AIL-Cu alloy having a relatively high formation density (ND) is deposited on a suitable support 10 such as a glass plate. A thin film 12 is provided, and the thin film 11 is selected at a desired position on the metal thin film 12 with a different material having a lower nucleation density than the metal forming the thin film 12, which enables the selective nucleation. A nucleation surface (SNDL) 12A-1 with a sufficiently small area that only a single nucleus is formed.
, 12A-2 are arranged. This distance @X is set, for example, to be equal to or larger than the size of a single crystal region required to form a semiconductor element or element group.

次に、適当な結晶形成条件を選択することによって、核
形成面(SNDも)12A−1,12A−2だけに半導
体単結晶形成材料の核の唯一が形成される。すなわち、
前述したように、核形成面12A−1,12A−2は単
一の核のみが形成される程度に十分微細な大きさ(面積
)に形成する必要がある。核形成面(SNDL ) 1
2A−1。
Next, by selecting appropriate crystal formation conditions, only the nuclei of the semiconductor single crystal forming material are formed only on the nucleation surfaces (also SND) 12A-1 and 12A-2. That is,
As described above, the nucleation surfaces 12A-1 and 12A-2 need to be formed in a sufficiently fine size (area) to form only a single nucleus. Nucleation surface (SNDL) 1
2A-1.

12A−2の大きさは、材料の種類によって異なるが、
数ミクロン以下であればよい。更に、前記形成された核
は単結晶構造を保ちながら成長し、第7図(B)に示す
ように島状の半導体単結晶粒13−1.13−2となる
。島状の半導体単結晶粒13−1.13−2が形成され
るためには、すでに述べたように、核形成面(SNDL
)12−A、12A−2以外の表面[非核形成面(SN
DS )] 11Aで実質的に全く核の形成が起こらな
いように条件を決めることが望ましいものである。
The size of 12A-2 varies depending on the type of material, but
It only needs to be several microns or less. Further, the formed nuclei grow while maintaining the single crystal structure, and become island-shaped semiconductor single crystal grains 13-1 and 13-2 as shown in FIG. 7(B). In order to form island-shaped semiconductor single crystal grains 13-1 and 13-2, as mentioned above, the nucleation plane (SNDL)
) Surfaces other than 12-A and 12A-2 [non-nucleation surface (SN
DS)] It is desirable to determine conditions such that substantially no nucleation occurs in 11A.

島状の半導体単結晶粒13−1.13−2の薄膜12の
法線方向の結晶方位は、薄ll!12の金属および核を
形成する材料の界面エネルギーを最小にするように一定
に決まる。なぜならば、表面あるいは界面エネルギーは
結晶面によって異方性を有するからである。しかしなが
ら、すでに述べたように、非晶質表面における表面内の
結晶方位は決定されない。
The crystal orientation in the normal direction of the thin film 12 of the island-shaped semiconductor single crystal grains 13-1, 13-2 is thin ll! It is fixed to minimize the interfacial energy of the 12 metals and the material forming the nucleus. This is because the surface or interfacial energy has anisotropy depending on the crystal plane. However, as already mentioned, the intrasurface crystal orientation at an amorphous surface is not determined.

島状の半導体単結晶粒13−1.13−はさらに成長し
て、半導体13A−1,13A−2となり、第13図(
C)に示すように隣りの半導体単結晶13A−1,13
A−2が互いに接触するが、支持体面内の結晶方位は単
結晶毎に異なる為に、核形成面(SNDL ) 12−
1と12−2の中間位置に結晶粒界14が形成される。
The island-shaped semiconductor single crystal grains 13-1 and 13- further grow to become semiconductors 13A-1 and 13A-2, as shown in FIG.
As shown in C), adjacent semiconductor single crystals 13A-1, 13
A-2 are in contact with each other, but since the crystal orientation in the plane of the support is different for each single crystal, the nucleation plane (SNDL) 12-
A grain boundary 14 is formed at an intermediate position between 1 and 12-2.

続いて、半導体単結晶13A−1,13A−2は三次元
的に成長するが、成長速度の遅い結晶面がファセットと
して表われる。そのために、エツチング又は研磨によっ
て半導体単結晶13A−1,13A−の表面の平坦化を
行い、更に粒界14の部分を除去して、第13図(D)
および第14図(B)に示すように粒界を含まない半導
体単結晶の薄膜15−1.15−2.・・・ の大きさ
は、上述したように核形成面(SNDL ) 12A 
−1,12A−2の間隔1によって決定される。
Subsequently, the semiconductor single crystals 13A-1 and 13A-2 grow three-dimensionally, but crystal planes with a slow growth rate appear as facets. For this purpose, the surfaces of the semiconductor single crystals 13A-1 and 13A- are flattened by etching or polishing, and the grain boundary portions 14 are removed, as shown in FIG. 13(D).
and semiconductor single crystal thin films 15-1, 15-2, which do not contain grain boundaries, as shown in FIG. 14(B). As mentioned above, the size of ... is the nucleation surface (SNDL) 12A
-1, 12A-2 is determined by the interval 1.

すなわち、核形成面(SNDL ) 12A−1,12
A−2の形成パターンを適当に定めることによって、粒
界の位置を制御することができ、所望の大きさの単結晶
を所望の配列で形成することができる。
That is, the nucleation surface (SNDL) 12A-1, 12
By appropriately determining the formation pattern of A-2, the positions of grain boundaries can be controlled, and single crystals of desired size and arrangement can be formed.

(以下余白) [実施例] 。(Margin below) [Example] .

次に本発明を光起電力素子の製造に応用する場合につい
て具体的に説明する。
Next, a case in which the present invention is applied to manufacturing a photovoltaic element will be specifically explained.

(第1実施例) まず第15図(A)(B)に示すように、ガラス基板等
の所望の基板1501の上にAL%Cu等の金属をスパ
ッター蒸着し、その後パターニングにn型半導体用の電
極(第1電極)1502aとp型半導体用の電極(第2
電極)1502bとを櫛型に形成する。第15図(A)
は側断面図、第15図(B)は斜視図である。このとき
、基板4はセラミックガラス等の絶縁物で、耐熱性のあ
るものなら一層よい、電極1502a及び1502bは
同じ金属でも別の金属でもよく、Al1.Cuの他、M
o又はWも使用できる。
(First Example) First, as shown in FIGS. 15(A) and 15(B), a metal such as AL%Cu is sputter-deposited on a desired substrate 1501 such as a glass substrate, and then patterned to form an n-type semiconductor. electrode (first electrode) 1502a and an electrode for p-type semiconductor (second electrode) 1502a
(electrode) 1502b is formed into a comb shape. Figure 15 (A)
is a side sectional view, and FIG. 15(B) is a perspective view. At this time, the substrate 4 is an insulating material such as ceramic glass, and it is better if it is heat resistant.The electrodes 1502a and 1502b may be the same metal or different metals, and Al1. In addition to Cu, M
o or W can also be used.

また、電極1502a、1502b間の距離は中心間距
離で、例えば、40μmとし、電極1502a、150
2bの幅は、それぞれ、例えば、20μm、厚さは0.
6μmとする。
Further, the distance between the electrodes 1502a and 1502b is the center-to-center distance, and is, for example, 40 μm.
2b has a width of, for example, 20 μm and a thickness of 0.0 μm.
It is set to 6 μm.

次いで、第16図に示すように絶縁膜1503として、
例えば、5i02膜をCVD法によって500人に常に
堆積し、n型電極にのみコンタクトホール!504を開
ける。コンタクトホール1504はRI E  (Re
active Ion Etching)装置を用いて
、例えば、2μm角の大きさに開ける。
Next, as shown in FIG. 16, as an insulating film 1503,
For example, a 5i02 film is always deposited on 500 layers by CVD, and a contact hole is formed only on the n-type electrode! Open 504. The contact hole 1504 is RI E (Re
For example, a 2 μm square hole is opened using an active ion etching (active ion etching) device.

次いで、第17図に示すように、本発明の半導体結晶形
成法によって電極1502a上に第1の半導体結晶であ
るn0型St単結晶1505aを成長させる。この時電
極1502aはAA。
Next, as shown in FIG. 17, an n0 type St single crystal 1505a, which is a first semiconductor crystal, is grown on the electrode 1502a by the semiconductor crystal forming method of the present invention. At this time, the electrode 1502a is AA.

Cu、Mo又はW等の核形成密度の高い材料で形成し、
絶縁膜1503は核形成密度の低い材料で形成する。こ
こでn型単結晶の形成は、ソースガスとしてS i H
2Cf12: HCIt : H2=1.2:1.4:
100の流量比(fL/m1n)の混合ガスを用い、ド
ーパントガスとしてPH3を用いて行うことができる。
Formed with a material with high nucleation density such as Cu, Mo or W,
The insulating film 1503 is formed of a material with low nucleation density. Here, the formation of an n-type single crystal is performed using S i H as a source gas.
2Cf12: HCIt: H2=1.2:1.4:
This can be carried out using a mixed gas having a flow rate ratio (fL/m1n) of 100 and using PH3 as a dopant gas.

その際の結晶形成温度は900℃、圧力は150Tor
rが一例として挙げられる。
At that time, the crystal formation temperature was 900℃ and the pressure was 150 Torr.
An example is r.

成長核がある程度大きく成長したところで結晶形成処理
成長を止め(このある程度大きくなった結晶を島状の単
結晶という)、この島状のSi単結晶1505aの各表
面を熱酸化して、その表面にSiO2膜1506を形成
した。n型車結晶Stの大きさは所望に応じて任意に決
められるが、好ましくは5〜6μmとする。
When the growth nucleus grows to a certain extent, the growth of the crystal formation process is stopped (this crystal that has grown to a certain extent is called an island-shaped single crystal), and each surface of this island-shaped Si single crystal 1505a is thermally oxidized to A SiO2 film 1506 was formed. The size of the n-type wheel crystal St can be arbitrarily determined as desired, but is preferably 5 to 6 μm.

次に第18図に示すように、電極1502b上の絶縁膜
1503に電極1502aの場合と同じように、例えば
、2μmのコンタクトホールを開ける。そして、n1型
車結晶1505aを形成したのと同じ条件で、第2の半
導体結晶であるp型Si単結晶1505bを形成する。
Next, as shown in FIG. 18, a contact hole of, for example, 2 μm is formed in the insulating film 1503 on the electrode 1502b, as in the case of the electrode 1502a. Then, a p-type Si single crystal 1505b, which is a second semiconductor crystal, is formed under the same conditions as those used to form the n1-type wheel crystal 1505a.

但し、ドーパントガスとしてはPH3の代りに82 t
ieを用いる。このとき、n0型の島状Si単結晶15
05aの表面には核形成密度の低いSiO□1i150
6が設けであるので、該SiO2膜1506上にはn型
Si単結晶は形成されない。
However, the dopant gas is 82 t instead of PH3.
Use ie. At this time, the n0 type island-like Si single crystal 15
SiO□1i150 with low nucleation density is on the surface of 05a.
6, no n-type Si single crystal is formed on the SiO2 film 1506.

次に、第19図に示すように、n9型の島状のSi単結
晶1505a表面のSin、酸化膜1506をIF溶液
でエツチングして除去し、再び、島状のSi単結晶15
05a面を露出させる。それから、このn0型Si単結
晶1505aとpI型Si単結晶1505bを種として
i型半導体Si単結晶1507を形成する。i型半導体
Si単結晶150フの形成の条件は、例えば、使用ガス
として、SiH2CIL*  :HCfL:H2−1,
2:2.O:100.結晶の形成温度920℃、圧力1
50Torrが適当である。結晶同志がぶつかるところ
まで成長し、そのぶつかったところに結晶粒界が形成さ
れる。又、この結晶成長の特徴として第19図に示され
るようにファセットが現れる。このようにして形成され
る光起電力素子は、例えば、AM−I光照射時に開放電
圧0.62V短絡電流32mA/cm2、フィルファク
ター0.8の電気特性を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 19, the Si and oxide films 1506 on the surface of the n9 type island-shaped Si single crystal 1505a are removed by etching with an IF solution, and the island-shaped Si single crystal 1505a is etched again.
Expose the 05a side. Then, an i-type semiconductor Si single crystal 1507 is formed using the n0 type Si single crystal 1505a and the pI type Si single crystal 1505b as seeds. The conditions for forming the i-type semiconductor Si single crystal 150 layers include, for example, the gases used are SiH2CIL*:HCfL:H2-1,
2:2. O:100. Crystal formation temperature: 920°C, pressure: 1
50 Torr is appropriate. The crystals grow to the point where they collide, and grain boundaries are formed where they collide. Also, as a feature of this crystal growth, facets appear as shown in FIG. 19. The photovoltaic element thus formed can obtain electrical characteristics such as an open circuit voltage of 0.62V, a short circuit current of 32 mA/cm2, and a fill factor of 0.8 when irradiated with AM-I light, for example.

第19図に示す光起電力素子は、入射面の開口率が10
0%なので、光の入射効率が極めて良好である。
The photovoltaic element shown in FIG. 19 has an aperture ratio of 10 on the entrance surface.
Since it is 0%, the light incidence efficiency is extremely good.

(第2実施例) 本発明の第2実施例を第20〜22図を用いて説明する
。まず第20図に示すように、例えば、アルミナ基板2
001の全面にMoを1μm厚はどスパッタ蒸着して、
これを下部電極(第2電極)2002とする。この上に
Sin、膜2003をCVD法により1000人厚に堆
積し、これにリソグラフィとRIE装置によって50p
m間隔で2μm角のコンタクトホールを2次元マトリク
ス状に設ける。ここで基板2001の材料はアルミナに
限定される訳ではなく、耐熱性の高い材料であれば任意
である。また、下部電極2002の材料もMoのほか、
WなどSiに対しての核形成密度の高いものであればよ
い。
(Second Embodiment) A second embodiment of the present invention will be described using FIGS. 20 to 22. First, as shown in FIG. 20, for example, an alumina substrate 2
Mo is sputter-deposited to a thickness of 1 μm on the entire surface of 001,
This is referred to as a lower electrode (second electrode) 2002. On top of this, a film 2003 of Sin was deposited to a thickness of 1000 nm by the CVD method, and then 50p was deposited using lithography and RIE equipment.
Contact holes of 2 μm square are provided in a two-dimensional matrix at m intervals. Here, the material of the substrate 2001 is not limited to alumina, but may be any material as long as it has high heat resistance. In addition to Mo, the material of the lower electrode 2002 is Mo.
Any material having a high nucleation density with respect to Si, such as W, may be used.

第20図の構成においてSin、膜20o3上ではSi
の核形成密度が小さく、SiO2膜2003上にはSi
単結晶は形成されない。−方、Mo膜上ではSin、膜
上よりもStの核形成密度が大きいのでSi単結晶が形
成される。、下記の結晶形成条件においてこの核形成密
度の比は103程度である。次いで、第2図に示す基体
(substrate ) 2000に下記の結晶形成
条件で熱CVD法によりStを堆積する。その結果、第
21図に示すように、MO膜2001上のみに発生した
Si単結晶の核から島状Si単結晶2005 (第2の
半導体結晶)が成長し、その粒径が約5〜6μm程度に
なったところで成長を止めた。結晶成長条件の一例を以
下に示す。
In the configuration of FIG. 20, Si is used on the film 20o3, and Si
The nucleation density is small, and there is no Si on the SiO2 film 2003.
No single crystals are formed. On the other hand, since the nucleation density of St is higher on the Mo film than on the Sin film, a Si single crystal is formed. , the ratio of this nucleation density is about 103 under the following crystal formation conditions. Next, St is deposited on a substrate 2000 shown in FIG. 2 by thermal CVD under the following crystal formation conditions. As a result, as shown in FIG. 21, island-like Si single crystals 2005 (second semiconductor crystals) grow from the Si single crystal nuclei generated only on the MO film 2001, and the grain size thereof is approximately 5 to 6 μm. Growth stopped when it reached a certain point. An example of crystal growth conditions is shown below.

使用ガスH5i2HCu2 (ソースガス)BH3(ド
ーパントガス) HCl(エツチングガス) H2(キャリアガス) ガス流量比: S iz HCItz  : HCJZ: H2=1.
2 : 1.8 : 100  (1/mi n)基体
温度(substrate temperature 
) :900℃ なお、本例では、B (Boron )をドープしであ
るので、Si単結晶2005はp型である。
Gas used H5i2HCu2 (source gas) BH3 (dopant gas) HCl (etching gas) H2 (carrier gas) Gas flow rate ratio: S iz HCItz : HCJZ: H2=1.
2: 1.8: 100 (1/min) Substrate temperature
): 900° C. In this example, since B (Boron) is doped, the Si single crystal 2005 is p-type.

次に、この上にドーパントガスとしてP H、を使用し
、以下の結晶は形成条件により第1の半導体結晶となる
n型Si単結晶2006を選択的エピタキシャル成長に
より形成する(第22図、第23図)。すると、隣接す
るn型Si単結晶2006は互いに接し、結晶粒界20
07を形成する一方で、上部にはファセット面2008
を形成する。そして、n型Si単結晶2006上に電極
とのオーミックコンタクト用にPHsガス濃度を高くし
て、以下の結晶は形成条件によりn0型Si単結晶20
09層9を1μm形成する。
Next, using PH as a dopant gas, an n-type Si single crystal 2006, which will become the first semiconductor crystal, is formed by selective epitaxial growth according to the following crystal formation conditions (Figs. 22 and 23). figure). Then, the adjacent n-type Si single crystals 2006 touch each other, and the grain boundaries 20
07, while a facet surface 2008 is formed on the upper part.
form. Then, the PHs gas concentration was increased on the n-type Si single crystal 2006 for ohmic contact with the electrode, and the following crystals were formed on the n0-type Si single crystal 2006 depending on the formation conditions.
09 layer 9 is formed to a thickness of 1 μm.

結晶成長条件は、 ガス流量比: S  iz  HCftz   :  HCIL  二
 H2−1,2: 1.6 : 100 (u/mt 
n)結晶形成温度:920℃ 圧力150TOrr である。
The crystal growth conditions are as follows: Gas flow rate ratio: S iz HCftz : HCIL 2 H2-1,2: 1.6 : 100 (u/mt
n) Crystal formation temperature: 920°C and pressure 150 TOrr.

最後に、Si半導体単結晶の粒界2007部分の上にA
fLの櫛型電極を形成し、上部電極(第1電極)201
0とする。このようにして形成される光起電力素子のエ
ネルギー変換効率は、約16%の値が得られ、良好な結
果が得られる。これは従来の大面積、低コスト太陽電池
としてのアモルファスシリコン太陽電池に比べて著しく
高い変換効率になっている。
Finally, on the grain boundary 2007 part of the Si semiconductor single crystal,
A comb-shaped electrode of fL is formed, and the upper electrode (first electrode) 201
Set to 0. The energy conversion efficiency of the photovoltaic element formed in this manner is about 16%, which is a good result. This is a significantly higher conversion efficiency than amorphous silicon solar cells, which are conventional large-area, low-cost solar cells.

なお、以上の具体的な説明においては、半導体結晶とし
て、Si単結晶の場合について述べたが、本発明はこれ
に限定されるわけではなく、St半導体結晶以外の他の
半導体結晶、例えば、GaAs、GaAsA1等の半導
体結晶を形成することもでき、又、この等の半導体結晶
をn型及びp型に任意に伝導型を制御して、光起電力素
子、光センサー等の電子デバイスあるいはLED、レー
ザー等の光半導体素子を作成することができる。
In the above specific explanation, the semiconductor crystal is a Si single crystal, but the present invention is not limited to this, and other semiconductor crystals other than the St semiconductor crystal, such as GaAs , GaAsA1, etc. can also be formed, and the conductivity of these semiconductor crystals can be arbitrarily controlled to n-type and p-type to produce electronic devices such as photovoltaic elements and optical sensors, or LEDs, etc. Optical semiconductor devices such as lasers can be created.

[発明の効果] 本発明によれば、以下の効果を得られる。[Effect of the invention] According to the present invention, the following effects can be obtained.

下地材料に制約されることなく、たとえば基板の材料、
構成、大きさ等に制約されることなく、粒界を含まない
単結晶及び粒界制御された多結晶等の良質の半導体結晶
の形成方法及びそれより得られる結晶を有する結晶物品
を提供することができる。
For example, the substrate material,
To provide a method for forming high-quality semiconductor crystals such as single crystals containing no grain boundaries and polycrystals with controlled grain boundaries without being restricted by structure, size, etc., and to provide crystal articles having the crystals obtained thereby. Can be done.

特別な装置を用いず、簡単な工程で効率良く上記半導体
結晶を形成する方法を提供することができる。
It is possible to provide a method for efficiently forming the semiconductor crystal through simple steps without using any special equipment.

結晶形成面に、該結晶形成面を形成する材料より核形成
密度が十分大きい金属で形成され、単一の核だけが成長
する成長程度に十分微細な面積を有する核形成面(SN
DL)が設けられ、該核形成面(SNDL)に単一的に
成長した半導体単結晶を有する半導体結晶物品を提供す
ることができる。
A nucleation surface (SN) is formed on the crystal formation surface, which is made of a metal whose nucleation density is sufficiently higher than that of the material forming the crystal formation surface, and which has a sufficiently fine area to the extent that only a single nucleus grows.
DL) is provided, and a semiconductor crystal article having a semiconductor single crystal grown singly on the nucleation surface (SNDL) can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は薄膜形成過程における核の大きさrcと自由エ
ネルギーGの関係を示す説明図である。 第2図(A)及びCB)は選択堆積法の説明図である。 第3図はSiO2の堆積面と窒化シリコンの堆積面との
核形成密度(ND)の経時変化を示すグラフである。 第4図(A)〜(D)は本発明による半導体結晶の形成
方法の第1実施態様例を示す形成工程図である。第5図
(A)及び(B)は第4図(A)及び(D)における基
板の斜視図である。 第6図(A)〜(D)は本発明の第2実施態様例を示す
半導体結晶の形成工程図である。 第7図(A)〜(D)は本発明による半導体結晶の形成
方法の第3実施態様例を示す形成工程図である。第8図
(A)及び(B)は第7図(A)及び(D)における基
板の斜視図である。 第9図(A)〜(D)は本発明の第4実施態様例を示す
半導体結晶の形成工程図である。 第10図(A)〜(D)は本発明による半導体結晶の形
成方法の第5実施態様例を示す形成工程図である。第1
1図(A)及び(B)は第10図(A)及び(D)にお
ける基板の斜視図である。 第12図(A)〜(D)は本発明の第6実施態様例を示
す半導体結晶の形成工程図である。 第13図(A)〜(D)は本発明による半導体結晶の形
成方法の第7実施態様例を示す形成工程図である。第1
4図(A)&び(B)は第13図(A)及び(D)にお
ける基板の斜視図である。 第15図乃至第19図は第1実施例を説明するための製
造工程図であり、第20図乃至第22図は第2実施例を
説明するための製造工程図である。 l・・・基体、2.3・・・薄膜、4・・・基体(支持
体)、5・・・薄膜(堆積面(SNDS ) ) 、6
・・・核形成面(SNDL)7・・・島状の半導体結晶
粒、8・・・単結晶層、9・・・支持体、9A・・・核
形成面(S NDL)、10・・・支持体、11・・・
非晶質絶縁物支持体、12・・・非晶質金属薄膜、12
−1.12−2,12A−1,12A−2・・・核形成
面(SNDL)、13−1.13−2.島状の半導体単
結晶粒、13A−1,13A−2・・・半導体単結晶、
14・・・結晶粒界、15−1.15−2・・・半導体
単結晶膜、1501・・・基板、1502a・・・n型
半導体用の電極(第1電極)、1502b・・・p型半
導体用の電極(第2電極)、1503・・・絶縁膜、1
504・・・コンタクトホール、1505a・・・n0
型St単結晶、1505b・・・第2の半導体結晶であ
るp型St単結晶、1506・・・Sin、膜、150
7・・・i型半導体St単結晶、2000・・・基体、
2001・・・アルミナ基板、2002・・・下部電極
(第2電極)、2003・・・SiO2膜、2005・
・・島状のp型St単結晶(第2の半導体結晶)、20
06 ・−・n型Si!#結晶、2007 ・・・結晶
粒界、2008・・・ファセット面、2009・・・n
2型Si単結晶、2010・・・上部電極(第1電極)
。 Fig、 4A Fig、 4D 半X h3 へ、智康 叶 片 (〜 m: ヒ Fig、 9A Fig、 10 (A) (C) (D) Fig、II (A) (B) / Fig、 12 (A) ア (C) (D) Fig、 13 !5−2        15−1 Fig、 14 (A) (B) Fig、17 Fig、旧 Fig、 19 15δ2b  1502a
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the relationship between the size rc of a nucleus and the free energy G in the process of forming a thin film. FIGS. 2(A) and CB) are explanatory diagrams of the selective deposition method. FIG. 3 is a graph showing changes over time in the nucleation density (ND) of the SiO2 deposition surface and the silicon nitride deposition surface. FIGS. 4A to 4D are forming process diagrams showing a first embodiment of the method for forming a semiconductor crystal according to the present invention. FIGS. 5A and 5B are perspective views of the substrates in FIGS. 4A and 4D. FIGS. 6(A) to 6(D) are process diagrams for forming a semiconductor crystal showing a second embodiment of the present invention. FIGS. 7(A) to 7(D) are forming process diagrams showing a third embodiment of the method for forming a semiconductor crystal according to the present invention. FIGS. 8A and 8B are perspective views of the substrates in FIGS. 7A and 7D. FIGS. 9(A) to 9(D) are process diagrams for forming a semiconductor crystal showing a fourth embodiment of the present invention. FIGS. 10(A) to 10(D) are forming process diagrams showing a fifth embodiment of the method for forming a semiconductor crystal according to the present invention. 1st
1A and 1B are perspective views of the substrates in FIGS. 10A and 10D. FIGS. 12(A) to 12(D) are process diagrams for forming a semiconductor crystal showing a sixth embodiment of the present invention. FIGS. 13(A) to 13(D) are forming process diagrams showing a seventh embodiment of the method for forming a semiconductor crystal according to the present invention. 1st
4(A) and 4(B) are perspective views of the substrate in FIGS. 13(A) and 13(D). 15 to 19 are manufacturing process diagrams for explaining the first embodiment, and FIGS. 20 to 22 are manufacturing process diagrams for explaining the second embodiment. 1... Substrate, 2.3... Thin film, 4... Substrate (support), 5... Thin film (deposition surface (SNDS)), 6
...Nucleation surface (SNDL) 7.. Island-shaped semiconductor crystal grains, 8.. Single crystal layer, 9.. Support, 9A.. Nucleation surface (SNDL), 10.. -Support, 11...
Amorphous insulator support, 12...Amorphous metal thin film, 12
-1.12-2, 12A-1, 12A-2... Nucleation surface (SNDL), 13-1.13-2. Island-shaped semiconductor single crystal grains, 13A-1, 13A-2... semiconductor single crystal,
14... Crystal grain boundary, 15-1.15-2... Semiconductor single crystal film, 1501... Substrate, 1502a... Electrode for n-type semiconductor (first electrode), 1502b...p Electrode for type semiconductor (second electrode), 1503... Insulating film, 1
504...Contact hole, 1505a...n0
Type St single crystal, 1505b...p-type St single crystal which is second semiconductor crystal, 1506...Sin, film, 150
7...i-type semiconductor St single crystal, 2000...substrate,
2001... Alumina substrate, 2002... Lower electrode (second electrode), 2003... SiO2 film, 2005...
... Island-shaped p-type St single crystal (second semiconductor crystal), 20
06...n-type Si! #Crystal, 2007... Grain boundary, 2008... Facet surface, 2009... n
Type 2 Si single crystal, 2010...Top electrode (first electrode)
. Fig, 4A Fig, 4D half (C) (D) Fig, 13 !5-2 15-1 Fig, 14 (A) (B) Fig, 17 Fig, old Fig, 19 15δ2b 1502a

Claims (130)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)核形成密度の小さい堆積面(S_N_D_S)と
、単一核のみより結晶成長するに十分小さい面積を有し
、前記堆積面(S_N_D_S)の核形成密度(ND_
S)より大きい核形成密度(ND_L)を有する金属の
堆積面(S_N_D_L)とが隣接して配された自由表
面を有する基体に、半導体結晶形成処理を施して前記単
一核より半導体単結晶を成長させることを特徴とする半
導体結晶の形成方法。
(1) The deposition surface (S_N_D_S) has a low nucleation density, and the nucleation density (ND_
S) A semiconductor crystal forming process is performed on a substrate having a free surface adjacent to a metal deposition surface (S_N_D_L) having a larger nucleation density (ND_L) to form a semiconductor single crystal from the single nucleus. A method for forming a semiconductor crystal, characterized by growing it.
(2)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(S
_N_D_S)内に区画化されて複数配されている請求
項1記載の半導体結晶の形成方法。
(2) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (S_N_D_L).
2. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein a plurality of semiconductor crystals are partitioned and arranged within a semiconductor crystal.
(3)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(S
_N_D_S)内に規則的に区画化されて複数配されて
いる請求項1記載の半導体結晶の形成方法。
(3) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (S_N_D_L).
_N_D_S) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein a plurality of semiconductor crystals are regularly partitioned and arranged within the semiconductor crystal.
(4)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(S
_N_D_S)内に不規則的に区画化されて配されてい
る請求項1記載の半導体結晶の形成方法。
(4) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (S_N_D_L).
_N_D_S) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein the semiconductor crystals are arranged in an irregularly partitioned manner.
(5)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(S
_N_D_S)上に区画化されて複数配されている請求
項1記載の半導体結晶の形成方法。
(5) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (S_N_D_L).
_N_D_S) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein a plurality of semiconductor crystals are partitioned and arranged on the semiconductor crystal.
(6)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(S
_N_D_S)上に規則的に区画化されて複数配されて
いる請求項1記載の半導体結晶の形成方法。
(6) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (S_N_D_L).
_N_D_S) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein a plurality of semiconductor crystals are regularly partitioned and arranged on the semiconductor crystal.
(7)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(S
_N_D_S)上に不規則的に区画化されて複数配され
ている請求項1記載の半導体結晶の形成方法。
(7) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (S_N_D_L).
_N_D_S) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein a plurality of semiconductor crystals are irregularly partitioned and arranged on the semiconductor crystal.
(8)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(S
_N_D_S)を形成する金属性材料を変質した材料で
形成されている請求項1記載の半導体結晶の形成方法。
(8) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (S_N_D_L).
2. The method of forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein the semiconductor crystal is formed of a material obtained by altering the metallic material forming the semiconductor crystal.
(9)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(S
_N_D_S)を形成する材料と異なる材料で形成され
ている請求項1記載の半導体結晶の形成方法。
(9) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (S_N_D_L).
2. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein the semiconductor crystal is formed of a material different from a material forming the semiconductor crystal.
(10)前記半導体結晶形成処理はCVD法である請求
項1記載の半導体結晶の形成方法。
(10) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein the semiconductor crystal forming process is a CVD method.
(11)前記堆積面(S_N_D_S)は非晶質材料で
形成されている請求項1記載の半導体結晶の形成方法。
(11) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein the deposition surface (S_N_D_S) is formed of an amorphous material.
(12)前記堆積面(S_N_D_L)を区画化して複
数設け、該堆積面(S_N_D_L)のそれぞれより単
結晶を成長させる請求項1記載の半導体結晶の形成方法
(12) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein a plurality of the deposition surfaces (S_N_D_L) are divided and provided, and a single crystal is grown from each of the deposition surfaces (S_N_D_L).
(13)前記それぞれの堆積面(S_N_D_L)より
成長させる半導体単結晶を該各堆積面(S_N_D_L
)方向に該堆積面(S_N_D_L)を超えて成長させ
る請求項12記載の半導体結晶の形成方法。
(13) The semiconductor single crystal to be grown from each of the deposition surfaces (S_N_D_L) is
13. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 12, wherein the semiconductor crystal is grown beyond the deposition surface (S_N_D_L) in the ) direction.
(14)前記それぞれの堆積面(S_N_D_L)より
成長させる半導体単結晶を、隣り合う堆積面(S_N_
D_L)間で隣接する大きさまで成長させる請求項12
記載の半導体結晶の形成方法。
(14) The semiconductor single crystal to be grown from each of the deposition surfaces (S_N_D_L) is
Claim 12: Growing the particles to adjacent sizes between D_L)
A method of forming the semiconductor crystal described above.
(15)前記堆積面(S_N_D_L)はイオン打ち込
み法によって形成され請求項1記載の半導体結晶の形成
方法。
(15) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein the deposition surface (S_N_D_L) is formed by an ion implantation method.
(16)前記堆積面(S_N_D_S)は酸化シリコン
で形成され、前記堆積面(S_N_D_L)はモリブデ
ンで形成されている請求項1記載の半導体結晶の形成方
法。
(16) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein the deposition surface (S_N_D_S) is formed of silicon oxide, and the deposition surface (S_N_D_L) is formed of molybdenum.
(17)核形成密度差(ΔND)が十分大きい2種類の
堆積面を有し、その中の核形成密度の大きい方の堆積面
(S_N_D_L)は金属で形成されており、単一核の
みより半導体単結晶が成長するに十分に微細な面積を有
し、基体に半導体結晶形成処理を施して、前記堆積面(
S_N_D_L)に安定した単一核を形成し、該単一核
より単結晶を成長させることを特徴とする半導体結晶の
形成方法。
(17) It has two types of deposition surfaces with a sufficiently large difference in nucleation density (ΔND), and the deposition surface (S_N_D_L) with a larger nucleation density is made of metal, which is better than only a single nucleus. The deposition surface (
A method for forming a semiconductor crystal, characterized by forming a stable single nucleus in a semiconductor crystal (S_N_D_L) and growing a single crystal from the single nucleus.
(18)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)内に区画化されて複数配されている請
求項17記載の半導体結晶の形成方法。
(18) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
18. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein a plurality of semiconductor crystals are partitioned and arranged within S_N_D_S.
(19)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)内に規則的に区画化されて複数配され
ている請求項17記載の半導体結晶の形成方法。
(19) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
18. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein a plurality of semiconductor crystals are regularly partitioned and arranged in S_N_D_S.
(20)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)内に不規則的に区画化されて配されて
いる請求項17記載の半導体結晶の形成方法。
(20) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
18. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein the semiconductor crystals are irregularly partitioned and arranged within S_N_D_S.
(21)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)上に区画化されて複数配されている請
求項17記載の半導体結晶の形成方法。
(21) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
18. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein a plurality of semiconductor crystals are partitioned and arranged on a semiconductor crystal (S_N_D_S).
(22)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)上に規則的に区画化されて複数配され
ている請求項17記載の半導体結晶の形成方法。
(22) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
18. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein a plurality of semiconductor crystals are arranged in a regularly partitioned manner on the semiconductor crystal (S_N_D_S).
(23)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)上に不規則的に区画化されて複数配さ
れている請求項17記載の半導体結晶の形成方法。
(23) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
18. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein a plurality of semiconductor crystals are arranged in irregularly partitioned manner on the S_N_D_S.
(24)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)を形成する金属性材料を変質した材料
で形成されている請求項17記載の半導体結晶の形成方
法。
(24) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
18. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein the semiconductor crystal is formed of a material obtained by altering the metallic material forming the semiconductor crystal (S_N_D_S).
(25)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)を形成する材料と異なる材料で形成さ
れている請求項17記載の半導体結晶の形成方法。
(25) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
18. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein the semiconductor crystal is formed of a material different from a material forming the semiconductor crystal S_N_D_S.
(26)前記半導体結晶形成処理はCVD法である請求
項17記載の半導体結晶の形成方法。
(26) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein the semiconductor crystal forming process is a CVD method.
(27)前記堆積面(SN_D_S)は非晶質材料で形
成されている請求項17記載の半導体結晶の形成方法。
(27) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein the deposition surface (SN_D_S) is formed of an amorphous material.
(28)前記堆積面(S_N_D_L)を区画化して複
数設け、該堆積面(S_N_D_L)のそれぞれより単
結晶を成長させる請求項17記載の半導体結晶の形成方
法。
(28) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein a plurality of the deposition surfaces (S_N_D_L) are divided and provided, and a single crystal is grown from each of the deposition surfaces (S_N_D_L).
(29)前記それぞれの堆積面(S_N_D_L)より
成長させる半導体単結晶を該各堆積面(S_N_D_L
)方向に該堆積面(S_N_D_L)を超えて成長させ
る請求項28記載の半導体結晶の形成方法。
(29) Semiconductor single crystal to be grown from each deposition surface (S_N_D_L)
29. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 28, wherein the semiconductor crystal is grown beyond the deposition surface (S_N_D_L) in the ) direction.
(30)前記それぞれの堆積面(S_N_D_L)より
成長させる半導体単結晶を隣り合う堆積面(S_N_D
_L)間で隣接する大きさまで成長させる請求項28記
載の半導体結晶の形成方法。
(30) The semiconductor single crystal to be grown from each of the deposition surfaces (S_N_D_L) is grown from the adjacent deposition surface (S_N_D_L).
29. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 28, wherein the semiconductor crystals are grown to adjacent sizes.
(31)前記堆積面(S_N_D_L)はイオン打ち込
み法によって形成されることを特徴とする請求項17記
載の半導体結晶の形成方法。
(31) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein the deposition surface (S_N_D_L) is formed by an ion implantation method.
(32)前記堆積面(S_N_D_S)は酸化シリコン
で形成され、前記堆積面(S_N_D_L)はモリブデ
ンで形成されている請求項17記載の半導体結晶の形成
方法。
(32) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 17, wherein the deposition surface (S_N_D_S) is formed of silicon oxide, and the deposition surface (S_N_D_L) is formed of molybdenum.
(33)核形成密度の小さい堆積面(S_N_D_S)
を有する基体の前記堆積面(S_N_D_S)の所望の
位置であって、単一核のみより結晶成長するに十分小さ
い面積に、前記堆積面(S_N_D_S)を形成してい
る材料(M_S)と異なり、前記堆積面(S_N_D_
S)の核形成密度(ND_S)より大きい核形成密度(
ND_L)を有する堆積面(S_N_D_L)を形成す
る金属(M_L)を付加して前記堆積面(S_N_D_
L)を形成し、次いで、前記基体に半導体結晶形成処理
を施して単一核を前記堆積面(S_N_D_L)に形成
し、該単一核より半導体単結晶を成長させることを特徴
とする半導体結晶の形成方法。
(33) Deposition surface with low nucleation density (S_N_D_S)
The material (M_S) forming the deposition surface (S_N_D_S) is placed at a desired location on the deposition surface (S_N_D_S) of the substrate having The deposition surface (S_N_D_
The nucleation density (ND_S) is greater than the nucleation density (ND_S) of S).
Adding metal (M_L) forming a deposition surface (S_N_D_L) with
L) is formed, then a semiconductor crystal forming process is performed on the substrate to form a single nucleus on the deposition surface (S_N_D_L), and a semiconductor single crystal is grown from the single nucleus. How to form.
(34)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)内に区画化されて複数配されている請
求項33記載の半導体結晶の形成方法。
(34) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
34. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 33, wherein a plurality of semiconductor crystals are partitioned and arranged within S_N_D_S.
(35)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)内に規則的に区画化されて複数配され
ている請求項33記載の半導体結晶の形成方法。
(35) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
34. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 33, wherein a plurality of semiconductor crystals are regularly partitioned and arranged in S_N_D_S.
(36)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)内に不規則的に区画化されて配されて
いる請求項33記載の半導体結晶の形成方法。
(36) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
34. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 33, wherein the semiconductor crystals are irregularly partitioned and arranged within S_N_D_S.
(37)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)上に区画化されて複数配されている請
求項33記載の半導体結晶の形成方法。
(37) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
34. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 33, wherein a plurality of the semiconductor crystals are partitioned and arranged on a semiconductor crystal (S_N_D_S).
(38)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)上に規則的に区画化されて複数配され
ている請求項33記載の半導体結晶の形成方法。
(38) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
34. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 33, wherein a plurality of the semiconductor crystals are arranged in a regularly partitioned manner on the semiconductor crystal (S_N_D_S).
(39)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)上に不規則的に区画化されて複数配さ
れている請求項33記載の半導体結晶の形成方法。
(39) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
34. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 33, wherein a plurality of semiconductor crystals are arranged in irregularly partitioned manner on the semiconductor crystal (S_N_D_S).
(40)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)を形成する金属性材料を変質した材料
で形成されている請求項33記載の半導体結晶の形成方
法。
(40) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
34. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 33, wherein the semiconductor crystal is formed of a material obtained by altering the metallic material forming the semiconductor crystal (S_N_D_S).
(41)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)を形成する材料と異なる材料で形成さ
れている請求項33記載の半導体結晶の形成方法。
(41) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
34. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 33, wherein the semiconductor crystal is formed of a material different from a material forming the semiconductor crystal S_N_D_S.
(42)前記半導体結晶形成処理はCVD法である請求
項33記載の半導体結晶の形成方法。
(42) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 33, wherein the semiconductor crystal forming process is a CVD method.
(43)前記堆積面(S_N_D_S)は非晶質材料で
形成されている請求項1記載の半導体結晶の形成方法。
(43) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 1, wherein the deposition surface (S_N_D_S) is formed of an amorphous material.
(44)前記堆積面(S_N_D_L)を区画化して複
数設け、該堆積面(S_N_D_L)のそれぞれより単
結晶を成長させる請求項33記載の半導体結晶の形成方
法。
(44) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 33, wherein a plurality of the deposition surfaces (S_N_D_L) are divided and provided, and a single crystal is grown from each of the deposition surfaces (S_N_D_L).
(45)前記それぞれの堆積面(S_N_D_L)より
成長させる半導体単結晶を該各堆積面(S_N_D_L
)方向に該堆積面(S_N_D_L)を超えて成長させ
る請求項44記載の半導体結晶の形成方法。
(45) Semiconductor single crystal to be grown from each deposition surface (S_N_D_L)
45. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 44, wherein the semiconductor crystal is grown in the direction of ) beyond the deposition surface (S_N_D_L).
(46)前記それぞれの堆積面(S_N_D_L)より
成長させる半導体単結晶を隣り合う堆積面(S_N_D
_L)間で隣接する大きさまで成長させる請求項44記
載の半導体結晶の形成方法。
(46) The semiconductor single crystal to be grown from each of the deposition surfaces (S_N_D_L) is grown from the adjacent deposition surface (S_N_D_L).
45. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 44, wherein the semiconductor crystals are grown to adjacent sizes between _L).
(47)前記堆積面(S_N_D_L)はイオン打ち込
み法によって形成されることを特徴とする請求項33記
載の半導体結晶の形成方法。
(47) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 33, wherein the deposition surface (S_N_D_L) is formed by an ion implantation method.
(48)前記堆積面(S_N_D_S)は酸化シリコン
で形成され、前記堆積面(S_N_D_L)はモリブデ
ンで形成されている請求項33記載の半導体結晶の形成
方法。
(48) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 33, wherein the deposition surface (S_N_D_S) is formed of silicon oxide, and the deposition surface (S_N_D_L) is formed of molybdenum.
(49)核形成密度の小さい堆積面(S_N_D_S)
と、該堆積面(S_N_D_S)に隣接して配され、単
一核のみより結晶成長するに十分小さい面積を有し、前
記堆積面(S_N_D_S)の核形成密度(ND_S)
より大きい核形成密度(ND_L)を有する金属の堆積
面(S_N_D_L)とを有する基体と、前記単一核よ
り成長して前記堆積面(S_N_D_L)を越えて前記
堆積面(S_N_D_S)を十分覆っている半導体単結
晶とを有することを特徴とする半導体結晶物品。
(49) Deposition surface with low nucleation density (S_N_D_S)
is arranged adjacent to the deposition surface (S_N_D_S), has a sufficiently small area for crystal growth from only a single nucleus, and has a nucleation density (ND_S) of the deposition surface (S_N_D_S).
a substrate having a deposition surface (S_N_D_L) of metal having a greater nucleation density (ND_L); and a substrate having a metal deposition surface (S_N_D_L) that grows from said single nucleus and extends beyond said deposition surface (S_N_D_L) and sufficiently covers said deposition surface (S_N_D_S). A semiconductor crystal article characterized by having a semiconductor single crystal.
(50)前記堆積面(S_N_D_L)が複数配されて
いる請求項49記載の半導体結晶物品。
(50) The semiconductor crystal article according to claim 49, wherein a plurality of the deposition surfaces (S_N_D_L) are arranged.
(51)前記堆積面(S_N_D_L)は区画化されて
複数配されている請求項49記載の半導体結晶物品。
(51) The semiconductor crystal article according to claim 49, wherein a plurality of the deposition surfaces (S_N_D_L) are partitioned and arranged.
(52)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)内に規則的に区画化されて複数配され
ている請求項1記載の半導体結晶物品。
(52) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
2. The semiconductor crystal article according to claim 1, wherein a plurality of semiconductor crystal articles are arranged in a plurality of regularly partitioned portions within the semiconductor crystal article S_N_D_S.
(53)前記堆積面(S_N_D_L)は前記堆積面(
S_N_D_S)内に不規則的に区画化されて複数配さ
れている請求項49記載の半導体結晶物品。
(53) The deposition surface (S_N_D_L) is the deposition surface (
50. The semiconductor crystal article according to claim 49, wherein a plurality of semiconductor crystal articles are irregularly partitioned and arranged in S_N_D_S.
(54)前記堆積面(S_N_D_L)のそれぞれより
成長した半導体単結晶が隣り合う堆積面 (S_N_D_L)より成長した半導体単結晶と隣接し
ている請求項50記載の半導体結晶物品。
(54) The semiconductor crystal article according to claim 50, wherein the semiconductor single crystal grown from each of the deposition surfaces (S_N_D_L) is adjacent to the semiconductor single crystal grown from the adjacent deposition surface (S_N_D_L).
(55)前記堆積面(S_N_D_L)のそれぞれより
成長した単結晶が隣り合う堆積面(S_N_D_L)よ
り成長した半導体単結晶と空間的に離れている請求項5
0記載の半導体結晶物品。
(55) The single crystal grown from each of the deposition surfaces (S_N_D_L) is spatially separated from the semiconductor single crystal grown from the adjacent deposition surface (S_N_D_L).
0. The semiconductor crystal article according to 0.
(56)結晶形成面に、該結晶形成面を形成する非晶質
材料より核形成密度(ND)が十分大きい金属で形成さ
れ、単一の核だけが成長する程度に十分微細な面積を有
する核形成面(S_N_D_L)が設けられ、該核形成
面(S_N_D_L)に単一的に成長した半導体単結晶
を有することを特徴とする半導体結晶物品。
(56) The crystal formation surface is formed of a metal whose nucleation density (ND) is sufficiently larger than that of the amorphous material forming the crystal formation surface, and has a sufficiently fine area to the extent that only a single nucleus grows. A semiconductor crystal article characterized by being provided with a nucleation surface (S_N_D_L) and having a semiconductor single crystal grown singly on the nucleation surface (S_N_D_L).
(57)上記核形成面(S_N_D_L)が所望間隔で
複数個設けられており、前記核形成面(S_N_D_L
)の間のほぼ中央に粒界を有する請求項56記載の半導
体結晶物品。
(57) A plurality of the nucleation surfaces (S_N_D_L) are provided at desired intervals, and the nucleation surfaces (S_N_D_L) are provided at desired intervals.
57. The semiconductor crystal article according to claim 56, wherein the semiconductor crystal article has a grain boundary approximately at the center between ).
(58)結晶形成面を形成する材料の種類による結晶形
成材料の核形成密度の差を利用して半導体結晶を形成す
る方法であって、前記結晶形成面に、該結晶形成面を形
成する材料より核形成密度の十分大きい金属で、単一の
核だけが成長するに十分微細な面積を有する核形成面(
S_N_D_L)を形成し、該核形成面(S_N_D_
L)に単一の核のみを形成し、該単一の核より半導体単
結晶を成長させて半導体結晶を形成することを特徴とす
る半導体結晶の形成方法。
(58) A method of forming a semiconductor crystal by utilizing a difference in nucleation density of a crystal forming material depending on the type of material forming a crystal forming surface, the method comprising using a material forming the crystal forming surface on the crystal forming surface. A metal with a sufficiently large nucleation density and a nucleation surface (
S_N_D_L) and the nucleation surface (S_N_D_
A method for forming a semiconductor crystal, characterized in that a semiconductor crystal is formed by forming only a single nucleus in L) and growing a semiconductor single crystal from the single nucleus.
(59)上記核形成面(S_N_D_L)は、上記結晶
形成面を形成する材料より核形成密度の十分大きい金属
を前記結晶形成面上に堆積させた後、十分微細にパター
ニングすることによって形成される請求項58記載の半
導体結晶の形成方法。
(59) The nucleation surface (S_N_D_L) is formed by depositing a metal having a sufficiently higher nucleation density than the material forming the crystal formation surface on the crystal formation surface, and then patterning it sufficiently finely. A method for forming a semiconductor crystal according to claim 58.
(60)上記核形成面(S_N_D_L)は、上記結晶
形成面を形成する材料を、該材料より核形成密度の十分
大きい材料に変質させる金属性材料を前記結晶形成面の
十分微細な領域にイオン注入することによって形成され
る請求項58記載の半導体結晶の形成方法。
(60) The nucleation surface (S_N_D_L) is a metal material that transforms the material forming the crystal formation surface into a material having a sufficiently higher nucleation density than the material, and ions are applied to a sufficiently fine region of the crystal formation surface. 59. The method of forming a semiconductor crystal according to claim 58, wherein the semiconductor crystal is formed by implantation.
(61)結晶形成面を形成する材料の種類による結晶形
成材料の核形成密度の差を利用して半導体単結晶を形成
する方法において、非晶質材料で形成された前記結晶形
成面を用意し、該結晶形成面を形成する材料より核形成
密度の十分大きい金属で、単一の核だけが成長するに十
分小さな面積を有し、かつ、必要とされる半導体結晶の
大きさと同じかまたはそれ以上の距離をおいて、核形成
面(S_N_D_L)を前記結晶形成面に設け、次いで
、該核形成面(S_N_D_L)に単一の核のみを形成
し、該単一の核より半導体単結晶を成長させて半導体結
晶層を選択的に形成することを特徴とする半導体結晶の
形成方法。
(61) In a method of forming a semiconductor single crystal by utilizing the difference in the nucleation density of the crystal forming material depending on the type of material forming the crystal forming surface, the crystal forming surface formed of an amorphous material is prepared. , a metal whose nucleation density is sufficiently higher than that of the material forming the crystal formation surface, which has a sufficiently small area for only a single nucleus to grow, and whose size is the same as or smaller than the required size of the semiconductor crystal. A nucleation surface (S_N_D_L) is provided on the crystal formation surface at a distance above, and then only a single nucleus is formed on the nucleation surface (S_N_D_L), and a semiconductor single crystal is formed from the single nucleus. A method for forming a semiconductor crystal, characterized by selectively forming a semiconductor crystal layer by growing it.
(62)上記核形成面(S_N_D_L)は、上記非晶
質材料で形成された結晶形成面に格子状に配列されてい
る請求項61記載の半導体結晶の形成方法。
(62) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 61, wherein the nucleation plane (S_N_D_L) is arranged in a lattice pattern on the crystal formation plane formed of the amorphous material.
(63)非晶質材料で形成された非核形成面(S_N_
D_S)と、前記非晶質材料とは異なる金属で形成され
、形成される結晶の形成材料に対して前記非核形成面(
S_N_D_S)より核形成密度(ND)の大きい核形
成面(S_N_D_L)とを有する半導体結晶形成用の
基体と、前記核形成面(S_N_D_L)上に、該核形
成面(S_N_D_L)と一対一に対応して形成された
半導体結晶とを有することを特徴とする半導体結晶物品
(63) Non-nucleation surface (S_N_
D_S) and the non-nucleation surface (D_S) is formed of a metal different from the amorphous material, and the non-nucleation surface (
a substrate for forming a semiconductor crystal having a nucleation surface (S_N_D_L) having a higher nucleation density (ND) than S_N_D_S); 1. A semiconductor crystal article comprising: a semiconductor crystal formed as a semiconductor crystal;
(64)前記非晶質材料はSiO_2である請求項63
記載の半導体結晶物品。
(64) Claim 63 wherein the amorphous material is SiO_2.
The semiconductor crystal article described above.
(65)請求項1の方法によって得られた半導体結晶物
品。
(65) A semiconductor crystal article obtained by the method of claim 1.
(66)請求項17の方法によって得られた半導体結晶
物品。
(66) A semiconductor crystal article obtained by the method of claim 17.
(67)請求項33の方法によって得られた半導体結晶
物品。
(67) A semiconductor crystal article obtained by the method of claim 33.
(68)請求項59の方法によって得られた半導体結晶
物品。
(68) A semiconductor crystal article obtained by the method of claim 59.
(69)請求項62の方法によって得られた半導体結晶
物品。
(69) A semiconductor crystal article obtained by the method of claim 62.
(70)請求項49の結晶物品を利用して製造された電
子デバイス。
(70) An electronic device manufactured using the crystal article according to claim 49.
(71)請求項56の結晶物品を利用して製造された電
子デバイス。
(71) An electronic device manufactured using the crystalline article according to claim 56.
(72)請求項64の結晶物品を利用して製造された電
子デバイス。
(72) An electronic device manufactured using the crystalline article according to claim 64.
(73)核形成密度の小さい非核形成面 (S_N_D_S)と、該非核形成面(S_N_D_S
)より露出し、単一核のみより結晶成長するに十分小さ
い面積を有し、前記非核形成面(S_N_D_S)の核
形成密度(ND_S)より大きい核形成密度(ND_L
)を有する金属の核形成面(S_N_D_L)とで構成
された自由表面を有する基体に、半導体結晶形成処理を
施して前記単一核より半導体単結晶を成長させることを
特徴とする半導体結晶の形成方法。
(73) A non-nucleation surface (S_N_D_S) with a low nucleation density and a non-nucleation surface (S_N_D_S)
), has a sufficiently smaller area for crystal growth than a single nucleus, and has a nucleation density (ND_L) larger than the nucleation density (ND_S) of the non-nucleation surface (S_N_D_S).
) and a metal nucleation surface (S_N_D_L), and a semiconductor crystal formation process is performed on a substrate having a free surface composed of a metal nucleation surface (S_N_D_L) to grow a semiconductor single crystal from the single nucleus. Method.
(74)前記核形成面(S_N_D_L)は区画化され
て複数配されている請求項73記載の半導体結晶の形成
方法。
(74) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 73, wherein the nucleation plane (S_N_D_L) is divided into a plurality of sections.
(75)前記核形成面(S_N_D_L)は規則的に区
画化されて複数配されている請求項73記載の半導体結
晶の形成方法。
(75) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 73, wherein a plurality of the nucleation planes (S_N_D_L) are regularly partitioned and arranged.
(76)前記核形成面(S_N_D_L)は不規則的に
区画化されて配されている請求項74記載の半導体結晶
の形成方法。
(76) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 74, wherein the nucleation plane (S_N_D_L) is arranged in irregularly divided sections.
(77)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核形
成面(S_N_D_S)より下位に区画化されて複数配
されている請求項73記載の半導体結晶の形成方法。
(77) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 73, wherein a plurality of the nucleation surfaces (S_N_D_L) are partitioned and arranged below the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(78)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核形
成面(S_N_D_S)より下位に規則的に区画化され
て配されている請求項73記載の半導体結晶の形成方法
(78) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 73, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is arranged in regular compartments below the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(79)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核形
成面(S_N_D_S)より下位に不規則的に区画化さ
れて配されている請求項73記載、の半導体結晶の形成
方法。
(79) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 73, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is irregularly partitioned and arranged below the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(80)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核形
成面(S_N_D_S)を形成する材料を変質した材料
で形成されている請求項73記載の半導体結晶の形成方
法。
(80) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 73, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is formed of a material that is modified from the material forming the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(81)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核形
成面(S_N_D_S)を形成する材料と異なる金属で
形成されている請求項73記載の半導体結晶の形成方法
(81) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 73, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is formed of a metal different from a material forming the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(82)前記半導体結晶形成処理はCVD法である請求
項73記載の半導体結晶の形成方法。
(82) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 73, wherein the semiconductor crystal forming process is a CVD method.
(83)前記非核形成面(S_N_D_S)は非晶質材
料で形成されている請求項73記載の半導体結晶の形成
方法。
(83) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 73, wherein the non-nucleation surface (S_N_D_S) is formed of an amorphous material.
(84)前記核形成面(S_N_D_L)を区画化して
複数設け、該核形成面(S_N_D_L)のそれぞれよ
り半導体単結晶を成長させる請求項73記載の半導体結
晶の形成方法。
(84) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 73, wherein a plurality of the nucleation surfaces (S_N_D_L) are divided and provided, and a semiconductor single crystal is grown from each of the nucleation surfaces (S_N_D_L).
(85)前記それぞれの核形成面(S_N_D_L)よ
り成長させる半導体単結晶を該各核形成面 (S_N_D_L)方向に該核形成面(S_N_D_L
)を超えて成長させる請求項84記載の半導体結晶の形
成方法。
(85) The semiconductor single crystal to be grown from each of the nucleation surfaces (S_N_D_L) is grown in the direction of each of the nucleation surfaces (S_N_D_L).
85. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 84, wherein the semiconductor crystal is grown to a depth exceeding .
(86)前記それぞれの核形成面(S_N_D_L)よ
り成長させる半導体単結晶を隣り合う核形成面(S_N
_D_L)間で隣接する大きさまで成長させる請求項8
4記載の半導体結晶の形成方法。
(86) The semiconductor single crystal grown from each of the nucleation surfaces (S_N_D_L) is grown from the adjacent nucleation surface (S_N_D_L).
Claim 8: _D_L) are grown to adjacent sizes.
4. The method for forming a semiconductor crystal according to 4.
(87)前記核形成面(S_N_D_L)はイオン打ち
込み法によって形成される請求項73記載の半導体結晶
の形成方法。
(87) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 73, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is formed by an ion implantation method.
(88)前記非核形成面(S_N_D_S)は酸化シリ
コンで形成され、前記核形成面(S_N_D_L)はモ
リブデンで形成されている請求項73記載の半導体結晶
の形成方法。
(88) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 73, wherein the non-nucleation surface (S_N_D_S) is formed of silicon oxide, and the nucleation surface (S_N_D_L) is formed of molybdenum.
(89)核形成密度差(ΔND)が十分大きい2種類の
結晶形成面を有し、その中の核形成密度の大きい方の金
属からなる核形成面(S_N_D_L)は、核形成密度
の小さい方の非核形成面(S_N_D_S)より露出し
ているとともに、単一核のみより半導体単結晶が成長す
るに十分に微細な面積を有する、基体に半導体結晶形成
処理を施して、前記核形成面(S_N_D_L)に安定
した単一核を形成し、該単一核より単結晶を成長させる
ことを特徴とする半導体結晶の形成方法。
(89) It has two types of crystal formation planes with a sufficiently large difference in nucleation density (ΔND), and the nucleation plane (S_N_D_L) made of the metal with the larger nucleation density is the one with the smaller nucleation density. The substrate is exposed from the non-nucleation surface (S_N_D_S) and has a sufficiently fine area for a semiconductor single crystal to grow from a single nucleus. ) A method for forming a semiconductor crystal, the method comprising forming a stable single nucleus and growing a single crystal from the single nucleus.
(90)前記核形成面(S_N_D_L)は区画化され
て複数配されている請求項89記載の半導体結晶の形成
方法。
(90) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 89, wherein a plurality of the nucleation surfaces (S_N_D_L) are partitioned and arranged.
(91)前記核形成面(S_N_D_L)は規則的に区
画化されて複数配されている請求項89記載の半導体結
晶の形成方法。
(91) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 89, wherein a plurality of the nucleation surfaces (S_N_D_L) are regularly partitioned and arranged.
(92)前記核形成面(S_N_D_L)は不規則的に
区画化されて配されている請求項89記載の半導体結晶
の形成方法。
(92) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 89, wherein the nucleation plane (S_N_D_L) is arranged in irregularly divided sections.
(93)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核形
成面(S_N_D_S)より下位に区画化されて複数配
されている請求項89記載の半導体結晶の形成方法。
(93) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 89, wherein a plurality of the nucleation surfaces (S_N_D_L) are partitioned and arranged below the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(94)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核形
成面(S_N_D_S)より下位に規則的に区画化され
て配されている請求項89記載の半導体結晶の形成方法
(94) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 89, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is arranged in regular compartments below the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(95)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核形
成面(S_N_D_S)より下位に不規則的に区画化さ
れて配されている請求項89記載の半導体結晶の形成方
法。
(95) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 89, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is irregularly partitioned and arranged below the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(96)前記核形成面(S_N_D_L)は変質した材
料で形成されている請求項89記載の半導体結晶の形成
方法。
(96) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 89, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is formed of an altered material.
(97)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核形
成面(S_N_D_S)を形成する材料と異なる金属で
形成されている請求項89記載の半導体結晶の形成方法
(97) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 89, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is formed of a metal different from a material forming the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(98)前記半導体結晶形成処理はCVD法である請求
項89記載の半導体結晶の形成方法。
(98) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 89, wherein the semiconductor crystal forming process is a CVD method.
(99)前記非核形成面(S_N_D_S)は非晶質材
料で形成されている請求項89記載の半導体結晶の形成
方法。
(99) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 89, wherein the non-nucleation surface (S_N_D_S) is formed of an amorphous material.
(100)前記核形成面(S_N_D_L)を区画化し
て複数設け、該核形成面(S_N_D_L)のそれぞれ
より単結晶を成長させる請求項89記載の半導体結晶の
形成方法。
(100) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 89, wherein a plurality of the nucleation surfaces (S_N_D_L) are divided and provided, and a single crystal is grown from each of the nucleation surfaces (S_N_D_L).
(101)前記それぞれの核形成面(S_N_D_L)
より成長させる半導体単結晶を該各核形成面(S_N_
D_L)方向に該核形成面(S_N_D_L)を超えて
成長させる請求項100記載の半導体結晶の形成方法。
(101) Each of the nucleation surfaces (S_N_D_L)
The semiconductor single crystal to be further grown is placed on each nucleation surface (S_N_
101. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 100, wherein the semiconductor crystal is grown in a direction (D_L) beyond the nucleation plane (S_N_D_L).
(102)前記それぞれの核形成面(S_N_D_L)
より成長させる半導体単結晶を隣り合う核形成面(S_
N_D_L)間で隣接する大きさまで成長させる請求項
100記載の半導体結晶の形成方法。
(102) Each of the nucleation surfaces (S_N_D_L)
Adjacent nucleation surfaces (S_
101. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 100, wherein the semiconductor crystals are grown to adjacent sizes between N_D_L.
(103)前記核形成面(S_N_D_L)はイオン打
ち込み法によって形成されることを特徴とする請求項8
9記載の半導体結晶の形成方法。
(103) Claim 8, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is formed by an ion implantation method.
9. The method for forming a semiconductor crystal according to 9.
(104)前記非核形成面(S_N_D_S)は酸化シ
リコンで形成され、前記核形成面(S_N_D_L)は
モリブデンで形成されている請求項89記載の半導体結
晶の形成方法。
(104) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 89, wherein the non-nucleation surface (S_N_D_S) is formed of silicon oxide, and the nucleation surface (S_N_D_L) is formed of molybdenum.
(105)核形成密度の大きい表面を有する基体の前記
表面の所望の位置に、単一核のみより結晶成長するに十
分小さい面積部分を核形成面(S_N_D_L)として
露出させて、前記核形成面(S_N_D_L)を形成し
ている金属(M_L)と異なり、前記核形成面(S_N
_D_L)の核形成密度(ND_L)より小さい核形成
密度(ND_S)を有する非核形成面(S_N_D_S
)を形成する材料(M_S)を付加して前記非核形成面
(S_N_D_S)を形成して基体を作成し、次いで、
前記基体に半導体結晶形成処理を施して単一核を前記核
形成面(S_N_D_L)に形成し、該単一核より半導
体単結晶を成長させることを特徴とする半導体結晶の形
成方法。
(105) At a desired position on the surface of the substrate having a surface with a high nucleation density, a portion with a sufficiently small area for crystal growth from a single nucleus is exposed as a nucleation surface (S_N_D_L), and the nucleation surface is Unlike the metal (M_L) forming the nucleation surface (S_N_D_L), the nucleation surface (S_N
A non-nucleating surface (S_N_D_S) with a nucleation density (ND_S) smaller than a nucleation density (ND_L) of
) to form said non-nucleating surface (S_N_D_S) to create a substrate;
A method for forming a semiconductor crystal, comprising performing a semiconductor crystal forming process on the substrate to form a single nucleus on the nucleation surface (S_N_D_L), and growing a semiconductor single crystal from the single nucleus.
(106)前記核形成面(S_N_D_L)は区画化さ
れて複数配されている請求項105記載の半導体結晶の
形成方法。
(106) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 105, wherein the nucleation plane (S_N_D_L) is divided into a plurality of sections.
(107)前記核形成面(S_N_D_L)は規則的に
区画化されて複数配されている請求項106記載の半導
体結晶の形成方法。
(107) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 106, wherein a plurality of the nucleation planes (S_N_D_L) are regularly partitioned and arranged.
(108)前記核形成面(S_N_D_L)は不規則に
区画化されて配されている請求項106記載の半導体結
晶の形成方法。
(108) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 106, wherein the nucleation plane (S_N_D_L) is arranged in irregularly divided sections.
(109)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核
形成面(S_N_D_S)より下位に区画化されて複数
配されている請求項106記載の半導体結晶の形成方法
(109) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 106, wherein a plurality of the nucleation surfaces (S_N_D_L) are partitioned and arranged below the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(110)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核
形成面(S_N_D_S)より下位に規則的に区画化さ
れて配されている請求項106記載の半導体結晶の形成
方法。
(110) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 106, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is arranged in regular compartments below the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(111)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核
形成面(S_N_D_S)より下位に不規則的に区画化
されて配されている請求項106記載の半導体結晶の形
成方法。
(111) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 106, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is irregularly partitioned and arranged below the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(112)前記核形成面(S_N_D_L)は変質した
材料で形成されている請求項106記載の半導体結晶の
形成方法。
(112) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 106, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is formed of an altered material.
(113)前記核形成面(S_N_D_L)は前記非核
形成面(S_N_D_S)を形成する材料と異なる金属
で形成されている請求項106記載の半導体結晶の形成
方法。
(113) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 106, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is formed of a metal different from a material forming the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(114)前記半導体結晶形成処理はCVD法である請
求項106記載の半導体結晶の形成方法。
(114) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 106, wherein the semiconductor crystal forming process is a CVD method.
(115)前記非核形成面(S_N_D_S)は非晶質
材料で形成されている請求項106記載の半導体結晶の
形成方法。
(115) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 106, wherein the non-nucleation surface (S_N_D_S) is formed of an amorphous material.
(116)前記核形成面(S_N_D_L)を区画化し
て複数設け、該核形成面(S_N_D_L)のそれぞれ
より単結晶を成長させる請求項106記載の半導体結晶
の形成方法。
(116) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 106, wherein a plurality of the nucleation surfaces (S_N_D_L) are divided and provided, and a single crystal is grown from each of the nucleation surfaces (S_N_D_L).
(117)前記それぞれの核形成面(S_N_D_L)
より成長させる半導体単結晶を該各核形成面(S_N_
D_L)方向に該核形成面(S_N_D_L)を超えて
成長させる請求項117記載の半導体結晶の形成方法。
(117) Each of the nucleation surfaces (S_N_D_L)
The semiconductor single crystal to be further grown is placed on each nucleation surface (S_N_
118. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 117, wherein the semiconductor crystal is grown in a direction (D_L) beyond the nucleation plane (S_N_D_L).
(118)前記それぞれの核形成面(S_N_D_L)
より成長させる半導体単結晶を隣り合う核形成面(S_
N_D_L)間で隣接する大きさまで成長させる請求項
117記載の半導体結晶の形成方法。
(118) Each of the above nucleation surfaces (S_N_D_L)
Adjacent nucleation surfaces (S_
118. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 117, wherein the semiconductor crystal is grown to a size that is adjacent to each other between N_D_L.
(119)前記核形成面(S_N_D_L)はイオン打
ち込み法によって形成される請求項106記載の半導体
結晶の形成方法。
(119) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 106, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is formed by an ion implantation method.
(120)前記非核形成面(S_N_D_S)は酸化シ
リコンで形成され、前記核形成面(S_N_D_L)は
モリブデンで形成されている請求項106記載の半導体
結晶の形成方法。
(120) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 106, wherein the non-nucleation surface (S_N_D_S) is formed of silicon oxide, and the nucleation surface (S_N_D_L) is formed of molybdenum.
(121)結晶形成面を形成する材料の種類による結晶
形成材料の核形成密度の差を利用して半導体結晶を形成
する方法であって、該結晶形成面を形成する材料より核
形成密度の十分大きい金属(M_L)で形成された表面
を有する支持体の該表面上に、核形成面(S_N_D_
L)となる単一の核だけが成長するに十分微細な面積を
有する前記表面の露出部を残して、前記金属(M_L)
より核形成密度の小さい材料(M_S)の薄膜を設け、
該核形成面(S_N_D_L)に該核形成面(S_N_
D_L)に単一の核のみを形成し、該単一の核より半導
体単結晶を成長させて半導体結晶を形成することを特徴
とする半導体結晶の形成方法。
(121) A method of forming a semiconductor crystal by utilizing the difference in the nucleation density of the crystal forming material depending on the type of material forming the crystal forming surface, the method comprising: A nucleation surface (S_N_D_
the metal (M_L), leaving an exposed portion of the surface with a sufficiently fine area for only a single nucleus to grow (M_L);
A thin film of a material (M_S) with a lower nucleation density is provided,
The nucleation surface (S_N_D_L) is
A method for forming a semiconductor crystal, characterized in that a semiconductor crystal is formed by forming only a single nucleus in D_L) and growing a semiconductor single crystal from the single nucleus.
(122)上記核形成面(S_N_D_L)は上記結晶
形成面を形成する材料より核形成密度の十分大きい金属
を前記結晶形成面上に堆積させた後、十分微細にパター
ニングすることによって形成されたものである請求項1
21記載の半導体結晶の形成方法。
(122) The nucleation surface (S_N_D_L) is formed by depositing a metal having a sufficiently higher nucleation density than the material forming the crystal formation surface on the crystal formation surface and then patterning it sufficiently finely. Claim 1
22. The method for forming a semiconductor crystal according to 21.
(123)前記核形成面(S_N_D_L)は上記結晶
形成面を形成する材料を、各材料より核形成密度の十分
大きい材料に変質させる金属を前記結晶形成面の十分微
細な領域にイオン注入することによって形成されたもの
である請求項121記載の半導体結晶の形成方法。
(123) The nucleation surface (S_N_D_L) is formed by ion-implanting a metal that transforms the material forming the crystal formation surface into a material with a sufficiently higher nucleation density than each material into a sufficiently fine region of the crystal formation surface. 122. The method for forming a semiconductor crystal according to claim 121, wherein the semiconductor crystal is formed by.
(124)結晶形成面を形成する材料の種類による結晶
形成材料の核形成密度の差を利用して半導体結晶を形成
する方法において、核形成密度の十分大きい非晶質材料
で形成された表面を有する支持体を用意し、前記表面上
と前記非晶質材料より核形成密度の小さい材料の薄膜を
選択的に設け、単一の核だけが成長するに十分微細な面
積を有し、かつ必要とされる前記半導体結晶の大きさと
同じかまたはそれ以上の距離をおいて核形成面(S_N
_D_L)となる前記表面の露出部を形成し、次いで、
該核形成面(S_N_D_L)に単一の核のみを形成し
、該単一の核より半導体単結晶を成長させて半導体結晶
を形成することを特徴とする半導体結晶の形成方法。
(124) In a method of forming a semiconductor crystal by utilizing the difference in the nucleation density of the crystal forming material depending on the type of material forming the crystal forming surface, a surface formed of an amorphous material with a sufficiently high nucleation density is used. a thin film of a material having a lower nucleation density than the amorphous material is selectively provided on the surface, and has an area fine enough to allow only a single nucleus to grow; The nucleation surface (S_N
_D_L), and then
A method for forming a semiconductor crystal, characterized in that only a single nucleus is formed on the nucleation surface (S_N_D_L), and a semiconductor single crystal is grown from the single nucleus to form a semiconductor crystal.
(125)前記核形成面(S_N_D_L)は上記非核
形成面(S_N_D_S)に格子状に配列されている請
求項124記載の半導体結晶の形成方法。
(125) The method for forming a semiconductor crystal according to claim 124, wherein the nucleation surface (S_N_D_L) is arranged in a lattice shape on the non-nucleation surface (S_N_D_S).
(126)請求項73記載の方法により得られる結晶物
品。
(126) A crystal article obtained by the method according to claim 73.
(127)請求項89記載の方法により得られる結晶物
品。
(127) A crystal article obtained by the method according to claim 89.
(128)請求項105記載の方法により得られる結晶
物品。
(128) A crystal article obtained by the method according to claim 105.
(129)請求項121記載の方法により得られる結晶
物品。
(129) A crystal article obtained by the method according to claim 121.
(130)請求項124記載の方法により得られる結晶
物品。
(130) A crystal article obtained by the method according to claim 124.
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