JPH01157517A - 結晶の形成方法 - Google Patents
結晶の形成方法Info
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- JPH01157517A JPH01157517A JP21035588A JP21035588A JPH01157517A JP H01157517 A JPH01157517 A JP H01157517A JP 21035588 A JP21035588 A JP 21035588A JP 21035588 A JP21035588 A JP 21035588A JP H01157517 A JPH01157517 A JP H01157517A
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Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は結晶の形成方法に係り、特に堆積面材料の種類
による堆積材料の核形成密度の差を利用した結晶の形成
方法に関する。
による堆積材料の核形成密度の差を利用した結晶の形成
方法に関する。
本発明は、たと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単結晶や多結晶等の結晶
の形成に適用される。
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単結晶や多結晶等の結晶
の形成に適用される。
[背景技術]
任意の基体における結晶形成の選択性についての実験結
果がC1assen、 J、 Electrochem
、 5acVo1.127. No、1. Jan、1
980. p、194−202に記載されている。上記
文献に記載された内容は、堆積すべき膜の形成が行いや
すい材料(S i N4 )から成る表面を有する基体
と堆積すべき膜の形成が行いにくい材料(Sin2)か
ら成る表面を有する基体との2種類を用意して、それ等
の基体上におけるシリコン結晶の形成の選択性を実験的
に確認したものである。
果がC1assen、 J、 Electrochem
、 5acVo1.127. No、1. Jan、1
980. p、194−202に記載されている。上記
文献に記載された内容は、堆積すべき膜の形成が行いや
すい材料(S i N4 )から成る表面を有する基体
と堆積すべき膜の形成が行いにくい材料(Sin2)か
ら成る表面を有する基体との2種類を用意して、それ等
の基体上におけるシリコン結晶の形成の選択性を実験的
に確認したものである。
上記文献に記載された結晶形成の選択性を利用すれば、
任意の基体上に選択的に結晶性の堆積膜を形成すること
も可能であることが、上記文献によりうかがえる。しか
しながら、形成される堆積膜は任意基体の表面上の所望
位置に単結晶を形成する方法については、上記文献には
何部示唆する′ところがない。また、上記文献の記載内
容からでは、結晶の粒径を精度よく制御して多結晶を形
成することについても、侮辱示唆されるものではない。
任意の基体上に選択的に結晶性の堆積膜を形成すること
も可能であることが、上記文献によりうかがえる。しか
しながら、形成される堆積膜は任意基体の表面上の所望
位置に単結晶を形成する方法については、上記文献には
何部示唆する′ところがない。また、上記文献の記載内
容からでは、結晶の粒径を精度よく制御して多結晶を形
成することについても、侮辱示唆されるものではない。
基体の所望の位置に粒径の制御された単結晶を成長させ
る方法としては、木出顆人によって選択的単結晶成長方
法として出願されている方法がある。
る方法としては、木出顆人によって選択的単結晶成長方
法として出願されている方法がある。
この方法は第1図(A)〜(D)の工程断面図に示され
る様に、結晶核が生じにくい材料で形成された非核形成
面102と結晶核が生じ易い材料で形成され微小面積に
バターニングされた核形成面103−1,103−2と
を支持体101上に配した基体(第1図(A))に気相
法による結晶形成処理を施し、上記核形成面103−1
゜103−2上より単結晶を成長させ(第1図(B))
、基体上に独立した単結晶の領域である結晶島104−
1,104−2を選択的に成長させる方法であり、複数
の結晶島104A−1゜104A−2が互いに接し、粒
界を形成するまで成長させた場合(第1図(C))には
粒径(ρ)と粒界105の位置とが制御された単結晶の
集合体による多結晶膜を形成することもできる方法であ
る。
る様に、結晶核が生じにくい材料で形成された非核形成
面102と結晶核が生じ易い材料で形成され微小面積に
バターニングされた核形成面103−1,103−2と
を支持体101上に配した基体(第1図(A))に気相
法による結晶形成処理を施し、上記核形成面103−1
゜103−2上より単結晶を成長させ(第1図(B))
、基体上に独立した単結晶の領域である結晶島104−
1,104−2を選択的に成長させる方法であり、複数
の結晶島104A−1゜104A−2が互いに接し、粒
界を形成するまで成長させた場合(第1図(C))には
粒径(ρ)と粒界105の位置とが制御された単結晶の
集合体による多結晶膜を形成することもできる方法であ
る。
この方法は、非核形成面102からの結晶成長を生じさ
せることなく、核形成面103−1゜103−2のみか
ら核の発生、単結晶の成長を生じさせ得るので、所望の
位置に所望の大きさの単結晶を形成することができると
いう優れた利点を有している。
せることなく、核形成面103−1゜103−2のみか
ら核の発生、単結晶の成長を生じさせ得るので、所望の
位置に所望の大きさの単結晶を形成することができると
いう優れた利点を有している。
本発明者はこの方法について更に研究を重ねたところ、
結晶104−1,104−2が非核形成面102上を横
方向へ成長していく過程(第1図 (B) −’ (C
)に示す工程)において結晶104−1,104−2と
非核形成面102との界面近傍における結晶内に結晶欠
陥が生じる場合があるという事実を発見するに至った。
結晶104−1,104−2が非核形成面102上を横
方向へ成長していく過程(第1図 (B) −’ (C
)に示す工程)において結晶104−1,104−2と
非核形成面102との界面近傍における結晶内に結晶欠
陥が生じる場合があるという事実を発見するに至った。
この結晶欠陥は界面近傍の領域だけで収まる場合もある
が、結晶の上方までこの欠陥が発達して、各々の結晶島
の特性にばらつきを生じてしまうこともあった。基体上
に成長した多数の結晶島を利用し大面積の能動素子を形
成する場合には上記特性のばらつきは問題となる。
が、結晶の上方までこの欠陥が発達して、各々の結晶島
の特性にばらつきを生じてしまうこともあった。基体上
に成長した多数の結晶島を利用し大面積の能動素子を形
成する場合には上記特性のばらつきは問題となる。
すなわち、結晶欠陥が多数存在する結晶は欠陥のない結
晶と比べて、その電気的特性が低下するため、大面積の
能動素子を多数の結晶島を利用して形成する際には結晶
島の結晶欠陥による特性のばらつきを原因として素子間
のばらつきが大きくなり、信頼性が低下してしまう。
晶と比べて、その電気的特性が低下するため、大面積の
能動素子を多数の結晶島を利用して形成する際には結晶
島の結晶欠陥による特性のばらつきを原因として素子間
のばらつきが大きくなり、信頼性が低下してしまう。
本発明者は多くの時間をかけて研究を行なった結果、上
記問題を解決できる結晶形成方法を発明するに至った。
記問題を解決できる結晶形成方法を発明するに至った。
[発明が解決しようとする問題点]
本発明は以上説明した新規技術における新たな問題点を
解決し、結晶欠陥の発生を極力抑えた結晶の形成方法を
提供するものである。
解決し、結晶欠陥の発生を極力抑えた結晶の形成方法を
提供するものである。
[問題点を解決する手段]
本発明の第1の要旨は、核形成密度の小さい非核形成面
と、単一核のみより結晶成長するに充分小さい面積を有
し、前記非核形成面の核形成密度より大きい核形成密度
を有する核形成面とで表面が区分される表面領域を有し
、前記非核形成面が形成される結晶に歪が発生すること
を緩和するバッファ層の表面で構成されている基体に結
晶形成処理を施して、前記核形成面における前記単一核
のみから成長した単結晶を非核形成面上まで成長させる
結晶の形成方法に存在する。
と、単一核のみより結晶成長するに充分小さい面積を有
し、前記非核形成面の核形成密度より大きい核形成密度
を有する核形成面とで表面が区分される表面領域を有し
、前記非核形成面が形成される結晶に歪が発生すること
を緩和するバッファ層の表面で構成されている基体に結
晶形成処理を施して、前記核形成面における前記単一核
のみから成長した単結晶を非核形成面上まで成長させる
結晶の形成方法に存在する。
本発明の第2の要旨は、核形成密度が大きく単一結晶の
みが成長するに充分小さい面積を有する核形成面と、前
記核形成面の核形成密度より小さい核形成密度を有する
非核形成面とが相接しており、前記非核形成面を表面と
するバッファ層の層厚が200Å以下であって、前記バ
ッファ層の内部には熱歪が内包されており、結晶形成処
理によって、前記核形成面において成長した単結晶を非
核形成面上まで成長させることを特徴とする結晶の形成
方法に存在する。
みが成長するに充分小さい面積を有する核形成面と、前
記核形成面の核形成密度より小さい核形成密度を有する
非核形成面とが相接しており、前記非核形成面を表面と
するバッファ層の層厚が200Å以下であって、前記バ
ッファ層の内部には熱歪が内包されており、結晶形成処
理によって、前記核形成面において成長した単結晶を非
核形成面上まで成長させることを特徴とする結晶の形成
方法に存在する。
本発明の第3の要旨は、支持体と、該支持体の表面に形
成され核形成密度が大きい表面を有する第1層と、該第
1層の表面に単一核のみより結晶成長するに充分な小さ
い面積で前記第1層の表面が部分的に露出するように形
成され、第1層の核形成密度より小さい核形成密度の表
面を有し、その層厚が200Å以下の層である第2層と
を有している被結晶形成体に結晶形成処理を施して、核
形成密度差を利用して上記露出部分から上記第2層表面
に及ぶ単結晶を形成することを特徴とする結晶の形成方
法に存在する。
成され核形成密度が大きい表面を有する第1層と、該第
1層の表面に単一核のみより結晶成長するに充分な小さ
い面積で前記第1層の表面が部分的に露出するように形
成され、第1層の核形成密度より小さい核形成密度の表
面を有し、その層厚が200Å以下の層である第2層と
を有している被結晶形成体に結晶形成処理を施して、核
形成密度差を利用して上記露出部分から上記第2層表面
に及ぶ単結晶を形成することを特徴とする結晶の形成方
法に存在する。
[作用]
本発明のより好ましい実施例は、非核形成面を形成する
材料を膜厚数百Å以下の薄膜層、すなわちバッファ層(
ここでは界面の歪を緩和する効果のある層)として堆積
することにより、核形成面上に形成された単結晶が該核
形成面を越えて、横方向(非核形成面上)に成長する際
に、該単結晶と上記非核形成面との界面に発生する歪を
小さくし、上記単結晶の該界面近傍に欠陥が発生するの
を抑えるものである。
材料を膜厚数百Å以下の薄膜層、すなわちバッファ層(
ここでは界面の歪を緩和する効果のある層)として堆積
することにより、核形成面上に形成された単結晶が該核
形成面を越えて、横方向(非核形成面上)に成長する際
に、該単結晶と上記非核形成面との界面に発生する歪を
小さくし、上記単結晶の該界面近傍に欠陥が発生するの
を抑えるものである。
非核形成面を形成する層が数百Å以下の厚みであると、
この層の構造変化が生じ易い状態にあり、単結晶の成長
温度において単結晶の成長に応じた層になんらかの変化
が発生して、上記界面に発生する歪の原因を取り去るよ
うに機能していると想定される。また、バッファ層は結
晶成長温度よりも低温で形成されるのが好ましく、通常
基体温度70〜450℃、より好ましくは100〜35
0℃、最適には300℃で形成される。このように低温
で形成されたバッファ層、例えば結晶成長温度より10
0℃以下の低温で作製されたバッファ層は、結晶成長温
度に加熱されると、内部に相当の熱歪を発生するように
なる。
この層の構造変化が生じ易い状態にあり、単結晶の成長
温度において単結晶の成長に応じた層になんらかの変化
が発生して、上記界面に発生する歪の原因を取り去るよ
うに機能していると想定される。また、バッファ層は結
晶成長温度よりも低温で形成されるのが好ましく、通常
基体温度70〜450℃、より好ましくは100〜35
0℃、最適には300℃で形成される。このように低温
で形成されたバッファ層、例えば結晶成長温度より10
0℃以下の低温で作製されたバッファ層は、結晶成長温
度に加熱されると、内部に相当の熱歪を発生するように
なる。
この様に、大きな熱歪を有する状態にあるバッファ層上
に結晶を成長させると、その成長過程でバッファ層が構
造変化を起こし、その結果単結晶とバッファ層との界面
との歪の発生は緩和され、該単結晶の界面近傍に欠陥が
発生するのを抑えることができる。この時にバッファ層
が厚い(例えば1000人の厚さ)と、構造変化が膜全
体にスムーズに広がることが阻害され、結晶下面に歪が
残る場合がある。この時、単結晶中に発生する欠陥の原
因となってしまうので、この原因を除去するためには、
本発明においては、バッファ層の層厚として通常500
Å以下が好ましく、より好ましくは200Å以下、最適
には60Å以下である。下限としては、好ましくは20
人、より好ましくは40人である。これ等上限と下限の
範囲において、バッファ層を形成する材料、作製条件、
結晶の種類、結晶の形成条件等によって、適宜バッファ
層の厚みは選択される。本発明の場合、多くの実験結果
により、好ましくは20〜200人、より好ましくは4
0〜60人である。
に結晶を成長させると、その成長過程でバッファ層が構
造変化を起こし、その結果単結晶とバッファ層との界面
との歪の発生は緩和され、該単結晶の界面近傍に欠陥が
発生するのを抑えることができる。この時にバッファ層
が厚い(例えば1000人の厚さ)と、構造変化が膜全
体にスムーズに広がることが阻害され、結晶下面に歪が
残る場合がある。この時、単結晶中に発生する欠陥の原
因となってしまうので、この原因を除去するためには、
本発明においては、バッファ層の層厚として通常500
Å以下が好ましく、より好ましくは200Å以下、最適
には60Å以下である。下限としては、好ましくは20
人、より好ましくは40人である。これ等上限と下限の
範囲において、バッファ層を形成する材料、作製条件、
結晶の種類、結晶の形成条件等によって、適宜バッファ
層の厚みは選択される。本発明の場合、多くの実験結果
により、好ましくは20〜200人、より好ましくは4
0〜60人である。
バッファ層の作製法としては、非平衡的で熱歪が残留す
るような方法が望ましい。例えば、蒸着や分子線エピタ
キシー成長法、低温のMOCVD法、プラズマCVD法
などは、効果的に積極的な熱歪をバッファ層に形成でき
るので、実用上好ましい。反対に本発明においては、高
温のCVD法やLPE法(液相成長法)などは熱歪が残
留し難いので、適当な改良を必要とするが、本発明に採
用できないものでもない。
るような方法が望ましい。例えば、蒸着や分子線エピタ
キシー成長法、低温のMOCVD法、プラズマCVD法
などは、効果的に積極的な熱歪をバッファ層に形成でき
るので、実用上好ましい。反対に本発明においては、高
温のCVD法やLPE法(液相成長法)などは熱歪が残
留し難いので、適当な改良を必要とするが、本発明に採
用できないものでもない。
また、このバッファ層は結晶中の歪の発生の緩和と同時
に非核形成面としての機能を持ち合わせている必要があ
る。バッファ層はその表面と核形成面とを核形成密度に
おいて比較した際、10’個/ c rn’以上核形成
密度が低い材料で構成されていることが好ましい。それ
らの条件を満たすものとして好ましいものは、スパッタ
法による5i02やプラズマCVD法による窒化硅素が
挙げられるが、これ等に限定されるわけではなく、この
機能、歪発生の緩和を行えるものであれば良い。
に非核形成面としての機能を持ち合わせている必要があ
る。バッファ層はその表面と核形成面とを核形成密度に
おいて比較した際、10’個/ c rn’以上核形成
密度が低い材料で構成されていることが好ましい。それ
らの条件を満たすものとして好ましいものは、スパッタ
法による5i02やプラズマCVD法による窒化硅素が
挙げられるが、これ等に限定されるわけではなく、この
機能、歪発生の緩和を行えるものであれば良い。
核形成面は単一核のみより結晶成長するに充分小さい面
積を有している。その面積の具体的な値としては16μ
m2以下が好ましく、より好ましくは4μm2以下、最
適には1μm2以下である。
積を有している。その面積の具体的な値としては16μ
m2以下が好ましく、より好ましくは4μm2以下、最
適には1μm2以下である。
また、核形成面の核形成密度は、非核形成面の核形成密
度よりも大きいことを必要とし、該核形成面を形成する
材料は非晶質であることが望ましい。
度よりも大きいことを必要とし、該核形成面を形成する
材料は非晶質であることが望ましい。
[実施例コ
以下に本発明を実施例をあげて具体的に説明する。
(実施例1)
第2図(八)〜(E)は本発明の選択核形成技術による
結晶形成法によって低欠陥密度のシリコン結晶を形成す
る場合を示す工程断面図である。
結晶形成法によって低欠陥密度のシリコン結晶を形成す
る場合を示す工程断面図である。
工程 (A);高融点ガラス支持体201上に選択核形
成を可能にする核形成密度の高い材料、ここでは非晶質
のSi3N4薄膜202を、LPCVD法により150
0人に堆積した。
成を可能にする核形成密度の高い材料、ここでは非晶質
のSi3N4薄膜202を、LPCVD法により150
0人に堆積した。
工程 (B);高融点ガラス支持体201上に堆積した
5isN4薄II!202の上に5i02膜203をス
パッタ法により50人厚に堆積した。
5isN4薄II!202の上に5i02膜203をス
パッタ法により50人厚に堆積した。
この時の支持体の温度は300℃に保持した。
工程 (C);通常行われているフォトリソグラフィ技
術を使って、5i02膜203に1μmの角の窓204
をあけて上記St、N4薄膜202の一部を露出させ、
選択核形成の種を作った。
術を使って、5i02膜203に1μmの角の窓204
をあけて上記St、N4薄膜202の一部を露出させ、
選択核形成の種を作った。
工程(D);次に、HCJ2ガスを970℃の高温に保
持されている基体の表面に流すことで基体を清浄化した
。その後、H2と5tH2CJ22とHCItとをモル
比でそれぞれ100:1.2:1.6で供給し、反応圧
力を150Torrとしてシリコン単結晶島4の形成を
行った。この時、5i02薄膜203は低温で堆積させ
ているので、シリコン結晶成長の際に生じる歪を緩和し
続ける。
持されている基体の表面に流すことで基体を清浄化した
。その後、H2と5tH2CJ22とHCItとをモル
比でそれぞれ100:1.2:1.6で供給し、反応圧
力を150Torrとしてシリコン単結晶島4の形成を
行った。この時、5i02薄膜203は低温で堆積させ
ているので、シリコン結晶成長の際に生じる歪を緩和し
続ける。
工程 (E);工程りを続けた後の最終状態である。単
結晶島4は大きく成長し、所望の粒径の単結晶205と
なる。
結晶島4は大きく成長し、所望の粒径の単結晶205と
なる。
この単結晶205を検討したところ、以下の通りであっ
た。
た。
成長した単結晶205の端面部を研磨した後、欠陥顕在
化エツチング(いわゆる5eccoエツチング)処理し
てSEMで観察したところ、本実施例の方が、本願の実
施例のように薄いバッファ層を設けないでCVD法でS
io2膜を1500人の膜厚に形成した後に該5i02
膜上に形成したシリコン単結晶よりも、界面近傍の欠陥
密度や大きさは著しく低下していた。
化エツチング(いわゆる5eccoエツチング)処理し
てSEMで観察したところ、本実施例の方が、本願の実
施例のように薄いバッファ層を設けないでCVD法でS
io2膜を1500人の膜厚に形成した後に該5i02
膜上に形成したシリコン単結晶よりも、界面近傍の欠陥
密度や大きさは著しく低下していた。
(実施例2)
次に、バッファ層の厚さに対する端面近傍の欠陥の数の
依存性について実験的に確認したことを示す。
依存性について実験的に確認したことを示す。
第3図はバッファ層の厚さと、バッファ層上に成長した
5iJl結晶島の界面近傍の欠陥密度の関係を示すグラ
フである。欠陥密度の測定は、断面部をダイヤモンドペ
ーストで研磨した後、研磨部を5eccoエツチング液
を水で2倍に薄めたエツチング液で90秒間エツチング
して、顕在化した欠陥をSEMで観察した。欠陥数の測
定は、1μm厚に研磨した際の研磨面に平行な50μm
の線分を横切る欠陥の数をカウントした。これらのサン
プルのバッファ層とSt結晶の作製条件は以下に示す通
りである。なお、バッファ層を形成する支持体としては
、各サンプルともに高融点ガラス支持体を使用した。
5iJl結晶島の界面近傍の欠陥密度の関係を示すグラ
フである。欠陥密度の測定は、断面部をダイヤモンドペ
ーストで研磨した後、研磨部を5eccoエツチング液
を水で2倍に薄めたエツチング液で90秒間エツチング
して、顕在化した欠陥をSEMで観察した。欠陥数の測
定は、1μm厚に研磨した際の研磨面に平行な50μm
の線分を横切る欠陥の数をカウントした。これらのサン
プルのバッファ層とSt結晶の作製条件は以下に示す通
りである。なお、バッファ層を形成する支持体としては
、各サンプルともに高融点ガラス支持体を使用した。
(1)SiO,バッファ層の形成条件
支持体温度・250℃
圧 力 : 6mTorr
使用ガス −Ar、02
モル比 :Ar :O,=2 : 3
RFパワー:1.0w/cm”
(2)St単結晶形成の条件
基体温度 :920℃
圧力 :150Torr
使用ガス : S f H2C112,)ICJ2.H
2モル比 : S i Ha CJZ2 : HCJ2
: H2=0. 6:1. O:100 第3図から、バッファ層の層厚が500Å以下になると
結晶端面近傍の欠陥数が急に減少し、その傾向はバッフ
ァ層の層厚が薄くなる程著しくなることが判る。
2モル比 : S i Ha CJZ2 : HCJ2
: H2=0. 6:1. O:100 第3図から、バッファ層の層厚が500Å以下になると
結晶端面近傍の欠陥数が急に減少し、その傾向はバッフ
ァ層の層厚が薄くなる程著しくなることが判る。
(実施碗3)
次に、本発明の選択核形成による結晶形成法によって形
成した低欠陥密度のGaAs結晶成長法を第4図(A)
〜(D)を参照し説明する。
成した低欠陥密度のGaAs結晶成長法を第4図(A)
〜(D)を参照し説明する。
工程 (^);シリコンウェハ支持体401上に、Si
H4とN Hsを原料ガスとして用いたプラズマCVD
法によって、非晶質窒化硅素膜402をバッファ層とし
て60人の厚さに堆積した。S i H4とN H3の
供給比はモル比で1:1で、反応圧力は0.15Tor
r、RFパワー(13,56MHz)は1..6X10
−2W/Cm2であった。
H4とN Hsを原料ガスとして用いたプラズマCVD
法によって、非晶質窒化硅素膜402をバッファ層とし
て60人の厚さに堆積した。S i H4とN H3の
供給比はモル比で1:1で、反応圧力は0.15Tor
r、RFパワー(13,56MHz)は1..6X10
−2W/Cm2であった。
工程 (B);フォトレジスト(東京応化製、05TR
−800) 403でパターニングして、イオンインブ
ランク(VARIAN製、C53000) ヲ用いてA
sイオンを上記窒化硅素層402中に打込んだ。打込量
は3X10”個/ c m 2であフた。
−800) 403でパターニングして、イオンインブ
ランク(VARIAN製、C53000) ヲ用いてA
sイオンを上記窒化硅素層402中に打込んだ。打込量
は3X10”個/ c m 2であフた。
この様にして、非晶質の核形成面404を形成した。こ
の時、イオン打込み部分の大ぎさは1μm角、間隔は1
0μmとした。なお、図中では核形成面は1つしか示し
ていないが、実際には10×10個作成した。
の時、イオン打込み部分の大ぎさは1μm角、間隔は1
0μmとした。なお、図中では核形成面は1つしか示し
ていないが、実際には10×10個作成した。
工程 (C)、フォトレジスト403を剥離した後、基
体(支持体401とバッファ層402に核形成面404
が設けられたもの)をH2雰囲気中で約900℃で10
分間熱処理し、表面を清浄化した。
体(支持体401とバッファ層402に核形成面404
が設けられたもの)をH2雰囲気中で約900℃で10
分間熱処理し、表面を清浄化した。
次いで、基体を650℃に加熱しながら、基体表面にキ
ャリアガスとしてのH2とともにトリメチルガリウム(
TMG)とアルシン(ASH3)をモル比で160の比
で梳し、MOCVD (有機金属化学気相堆積)法によ
ってGaAs膜を成長させた。この際の反応圧力は約1
0Torrとした。
ャリアガスとしてのH2とともにトリメチルガリウム(
TMG)とアルシン(ASH3)をモル比で160の比
で梳し、MOCVD (有機金属化学気相堆積)法によ
ってGaAs膜を成長させた。この際の反応圧力は約1
0Torrとした。
GaAsの単結晶島405はAsイオンを打込んだ部分
404の表面だけより成長し、他の部分ではGaAsの
単結晶島の発生が見られなかった。
404の表面だけより成長し、他の部分ではGaAsの
単結晶島の発生が見られなかった。
工程 (D) ; 5時間成長を続けるとGaAsの単
結晶島405は隣のGaAsの単結晶島と接するところ
まで大きくなった(405A)。そして、実施例2と同
様に単結晶島端面なSEMで観察したところ、欠陥の発
生は殆ど観察されなかった。
結晶島405は隣のGaAsの単結晶島と接するところ
まで大きくなった(405A)。そして、実施例2と同
様に単結晶島端面なSEMで観察したところ、欠陥の発
生は殆ど観察されなかった。
以上、本発明の詳細な説明したが、本発明は、上述した
バッファ層(又は第2層)の条件及びこれを作成する条
件あるいは単結晶形成条件の任意の組合わせを含むもの
である。
バッファ層(又は第2層)の条件及びこれを作成する条
件あるいは単結晶形成条件の任意の組合わせを含むもの
である。
上述したように、本願は、従来では知られていない新規
で優れた核形成密度差を利用して単結晶を形成する方法
に対して、新たに見い出された問題を解決する発明を提
供するのであって、単結晶形成技術に対して極めて多大
な貢献を行えるものである。
で優れた核形成密度差を利用して単結晶を形成する方法
に対して、新たに見い出された問題を解決する発明を提
供するのであって、単結晶形成技術に対して極めて多大
な貢献を行えるものである。
[発明の効果]
本発明によれば以下の様な効果が得られる。
基体の種類によらず所望の位置に結晶欠陥の発生を抑え
た単結晶の形成方法を提供できる。
た単結晶の形成方法を提供できる。
また、粒径および粒界の位置の制御され、かつ、結晶欠
陥の発生を抑えた単結晶の形成方法を提供できる。
陥の発生を抑えた単結晶の形成方法を提供できる。
第1図は本発明の選択核形成方法による結晶形成方法の
工程図である。第2図はバッファ層を用いた選択核形成
法によるシリコン結晶形成の工程図である。第3図はバ
ッファ層の厚さと、界面の欠陥密度の関係を示すグラフ
である。第4図はバッファ層を用いた選択核形成による
結晶形成方法の他の工程図である。 4・・・シリコン車結晶島、101・・・支持体、10
2・・・非核形成面、103・・・核形成面、104−
1,104−2,104A−1゜104A−2・・・結
晶島、105・・・粒界、105−1 ・・−G a
A sの結晶核、105−2・jlの結晶、106・・
・界面、201・・・ガラス支持体、202・・・5i
stJ+薄膜、203・・・5i02膜、204・・・
窓、205・・・単結晶、401・・・シリコンウェハ
支持体、402・・・非晶貿窒化硅素膜、403・・・
フォトレジスト、404・・・非晶貿核形成面、405
,405A・”GaAsの単結晶島。 第1図 第2図 第3図 SiO2バッファ層の厚さ 演) 第4図
工程図である。第2図はバッファ層を用いた選択核形成
法によるシリコン結晶形成の工程図である。第3図はバ
ッファ層の厚さと、界面の欠陥密度の関係を示すグラフ
である。第4図はバッファ層を用いた選択核形成による
結晶形成方法の他の工程図である。 4・・・シリコン車結晶島、101・・・支持体、10
2・・・非核形成面、103・・・核形成面、104−
1,104−2,104A−1゜104A−2・・・結
晶島、105・・・粒界、105−1 ・・−G a
A sの結晶核、105−2・jlの結晶、106・・
・界面、201・・・ガラス支持体、202・・・5i
stJ+薄膜、203・・・5i02膜、204・・・
窓、205・・・単結晶、401・・・シリコンウェハ
支持体、402・・・非晶貿窒化硅素膜、403・・・
フォトレジスト、404・・・非晶貿核形成面、405
,405A・”GaAsの単結晶島。 第1図 第2図 第3図 SiO2バッファ層の厚さ 演) 第4図
Claims (48)
- (1)核形成密度の小さい非核形成面と、単一核のみよ
り結晶成長するに充分小さい面積を有し、前記非核形成
面の核形成密度より大きい核形成密度を有する核形成面
とで表面が区分される表面領域を有し、前記非核形成面
が形成される結晶に歪が発生することを緩和するバッフ
ァ層の表面で構成されている基体に結晶形成処理を施し
て、前記核形成面における前記単一核のみから成長した
単結晶を非核形成面上まで成長させる結晶の形成方法。 - (2)バッファ層は、その表面が核形成面と比較して核
形成密度において10^3個/cm^2以上低い材料で
構成されている請求項1に記載の結晶の形成方法。 - (3)バッファ層は、基体温度450℃以下で作製され
た請求項1又は請求項2に記載の結晶の形成方法。 - (4)バッファ層は、酸化物または窒化物である請求項
1乃至請求項3のうちいずれか1項に記載の結晶の形成
方法。 - (5)バッファ層は、層厚が500Å以下である請求項
1乃至請求項4のうちいずれか1項に記載の結晶の形成
方法。 - (6)バッファ層は結晶形成処理の際に構造変化を起こ
す層である請求項1に記載の結晶の形成方法。 - (7)バッファ層はその内部に熱歪を内包している請求
項1に記載の結晶の形成方法。 - (8)バッファ層は、70℃以上、結晶形成処理を行う
際の基体温度より100℃以下の温度範囲内で形成され
る請求項1に記載の結晶の形成方法。 - (9)核形成面は、非晶質材料である請求項1に記載の
結晶の形成方法。 - (10)バッファ層は酸化物及び窒化物いずれかよりな
り、核形成面は非晶質材料で形成されている請求項1に
記載の結晶の形成方法。 - (11)バッファ層は酸化物及び窒化物のいずれかより
なり、層厚が200Å以下である請求項1に記載の結晶
の形成方法。 - (12)バッファ層は酸化物及び窒化物のいずれかより
なり、結晶形成処理を行う温度において構造変化を起こ
す層である請求項1に記載の結晶の形成方法。 - (13)バッファ層は酸化物及び窒化物のいずれかより
なり、70℃以上、結晶形成処理を行う際の基体温度よ
り100℃以下の温度範囲内で形成される請求項1に記
載の結晶の形成方法。 - (14)バッファ層は、450℃以下で作成され、結晶
形成処理を行なう温度において、構造変化を起こす層で
ある請求項1に記載の結晶の形成方法。 - (15)バッファ層は、450℃以下で作成され、その
内部に熱歪を内包している層である請求項1に記載の結
晶の形成方法。 - (16)バッファ層は、450℃以下で作成された非晶
質材料からなる層である請求項1に記載の結晶の形成方
法。 - (17)バッファ層は、450℃以下で作成された酸化
物及び窒化物のいずれかよりなる層である請求項1に記
載の結晶の形成方法。 - (18)バッファ層は、450℃以下で作成され、層厚
が200Å以下の層である請求項1に記載の結晶の形成
方法。 - (19)核形成密度が大きく単一結晶のみが成長するに
充分小さい面積を有する核形成面と、前記核形成面の核
形成密度より小さい核形成密度を有する非核形成面とが
相接しており、前記非核形成面を表面とするバッファ層
の層厚が200Å以下であって、前記バッファ層の内部
には熱歪が内包されており、結晶形成処理によつて、前
記核形成面において成長した単結晶を非核形成面上まで
成長させることを特徴とする結晶の形成方法。 - (20)バッファ層は、その表面が核形成面と比較して
核形成密度において10^3個/cm^2以上低い材料
で構成されている請求項19に記載の結晶の形成方法。 - (21)バッファ層は、基体温度450℃以下で作製さ
れた請求項19に記載の結晶の形成方法。 - (22)バッファ層は、酸化物または窒化物である請求
項19に記載の結晶の形成方法。 - (23)バッファ層は結晶形成処理の際に構造変化を起
こす層である請求項19に記載の結晶の形成方法。 - (24)バッファ層はその内部に熱歪を内包している請
求項19に記載の結晶の形成方法。 - (25)バッファ層は、70℃以上、結晶形成処理を行
う際の基体温度より100℃以下の温度範囲内で形成さ
れる請求項19に記載の結晶の形成方法。 - (26)核形成面は、非晶質材料である請求項19に記
載の結晶の形成方法。 - (27)バッファ層は酸化物及び窒化物いずれかよりな
り、核形成面は非晶質材料で形成されている請求項19
に記載の結晶の形成方法。 - (28)バッファ層は酸化物及び窒化物のいずれかより
なり、結晶形成処理を行う温度において構造変化を起こ
す層である請求項19に記載の結晶の形成方法。 - (29)バッファ層は酸化物及び窒化物のいずれかより
なり、70℃以上、結晶形成処理を行う際の基体温度よ
り100℃以下の温度範囲内で形成される請求項19に
記載の結晶の形成方法。 - (30)バッファ層は、450℃以下で作成され、結晶
形成処理を行なう温度において、構造変化を起こす層で
ある請求項19に記載の結晶の形成方法。 - (31)バッファ層は、450℃以下で作成され、その
内部に熱歪を内包している層である請求項19に記載の
結晶の形成方法。 - (32)バッファ層は、450℃以下で作成された非晶
質材料からなる層である請求項19に記載の結晶の形成
方法。 - (33)バッファ層は、450℃以下で作成された酸化
物及び窒化物のいずれかよりなる層である請求項19に
記載の結晶の形成方法。 - (34)支持体と、該支持体の表面に形成され核形成密
度が大きい表面を有する第1層と、該第1層の表面に単
一核のみより結晶成長するに充分な小さい面積で前記第
1層の表面が部分的に露出するように形成され、第1層
の核形成密度より小さい核形成密度の表面を有し、その
層厚が200Å以下の層である第2層とを有している被
結晶形成体に結晶形成処理を施して、核形成密度差を利
用して上記露出部分から上記第2層表面に及ぶ単結晶を
形成することを特徴とする結晶の形成方法。 - (35)バッファ層は、その表面が核形成面と比較して
核形成密度において10^3個/cm^2以上低い材料
で構成されている請求項34に記載の結晶の形成方法。 - (36)バッファ層は、基体温度450℃以下で作製さ
れた請求項34に記載の結晶の形成方法。 - (37)バッファ層は、酸化物または窒化物である請求
項34に記載の結晶の形成方法。 - (38)バッファ層は結晶形成処理の際に構造変化を起
こす層である請求項34に記載の結晶の形成方法。 - (39)バッファ層はその内部に熱歪を内包している請
求項34に記載の結晶の形成方法。 - (40)バッファ層は、70℃以上、結晶形成処理を行
う際の基体温度より100℃以下の温度範囲内で形成さ
れる請求項34に記載の結晶の形成方法。 - (41)核形成面は、非晶質材料である請求項34に記
載の結晶の形成方法。 - (42)バッファ層は酸化物及び窒化物いずれかよりな
り、核形成面は非晶質材料で形成されている請求項34
に記載の結晶の形成方法。 - (43)バッファ層は酸化物及び窒化物のいずれかより
なり、結晶形成処理を行う温度において構造変化を起こ
す層である請求項34に記載の結晶の形成方法。 - (44)バッファ層は酸化物及び窒化物のいずれかより
なり、70℃以上、結晶形成処理を行う際の基体温度よ
り100℃以下の温度範囲内で形成される請求項34に
記載の結晶の形成方法。 - (45)バッファ層は、450℃以下で作成され、結晶
形成処理を行なう温度において、構造変化を起こす層で
ある請求項34に記載の結晶の形成方法。 - (46)バッファ層は、450℃以下で作成され、その
内部に熱歪を内包している層である請求項34に記載の
結晶の形成方法。 - (47)バッファ層は、450℃以下で作成された非晶
質材料からなる層である請求項34に記載の結晶の形成
方法。 - (48)バッファ層は、450℃以下で作成された酸化
物及び窒化物のいずれかよりなる層である請求項34に
記載の結晶の形成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21035588A JPH01157517A (ja) | 1987-08-24 | 1988-08-24 | 結晶の形成方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62-209461 | 1987-08-24 | ||
JP20946187 | 1987-08-24 | ||
JP21035588A JPH01157517A (ja) | 1987-08-24 | 1988-08-24 | 結晶の形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01157517A true JPH01157517A (ja) | 1989-06-20 |
Family
ID=26517464
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP21035588A Pending JPH01157517A (ja) | 1987-08-24 | 1988-08-24 | 結晶の形成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01157517A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005276951A (ja) * | 2004-03-23 | 2005-10-06 | Univ Meijo | ヘテロエピタキシャル成長方法及び結晶薄膜 |
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JPH0782996A (ja) * | 1993-09-14 | 1995-03-28 | Iseki Tory Tech Inc | セグメントエレクタ |
-
1988
- 1988-08-24 JP JP21035588A patent/JPH01157517A/ja active Pending
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