JPH0157078B2 - - Google Patents

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JPH0157078B2
JPH0157078B2 JP56066760A JP6676081A JPH0157078B2 JP H0157078 B2 JPH0157078 B2 JP H0157078B2 JP 56066760 A JP56066760 A JP 56066760A JP 6676081 A JP6676081 A JP 6676081A JP H0157078 B2 JPH0157078 B2 JP H0157078B2
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Description

【発明の詳細な説明】 絶縁体上の単結晶製造については、ほとんど不
明である。二つの手法が試みられたが、大きな成
功はなかつた。二つの手法は、本発明同様、一般
的にはSi単結晶基板上ないし、基板中に形成され
た絶縁体領域に実施されてきた。
一つの手法は、種結晶を絶縁体領域、例えば酸
化物領域、の上に種結晶を機械的に置き、しかる
後にこの種結晶を熱的に成長する方法である。本
手法では、その後に正しい配列の成長が起るよう
に種結晶を適切に設置する点に大きな問題があ
る。
他の手法は、一つの層を下地全体上に堆積させ
パルス状のレーザを用いて堆積された層全体に単
結晶成長を起こさせる方法である。この手法によ
ると、単結晶基板上に直接堆積された層の領域で
はたしかにエピタキシヤル層を生じるか、絶縁体
領域上にのびた成長層は、多結晶か、又はアモル
フアスの性質となつてしまう。このことは、単結
晶基板と絶縁体間の熱伝導度の違いのために均一
な加熱レベルを堆積された結晶質層全体にわたつ
て得ることが困難であることに起因している。こ
の手法は、タムラ マサオ、タムラ ヒロシ、及
びトクヤマ タカシによつて、〓Ｑスイツチルビ
ーレーザパルスアニールによるSiO2上のSi窓か
らのSiエピタキシヤル層の形成〓、Japanese
Jouranl of Applied Physics、19巻、１号、
1980年１月、L23―26頁、の中で詳細に論じられ
ている。
明らかに、どの手法も所望の絶縁体―単結晶
（絶縁体上に単結晶）の組合せを作り出していな
い。絶縁体―単結晶の組合せは、デバイスとデバ
イスとの間の導通を阻止する単結晶下の絶縁領域
を与えるので半導体デバイスや半導体回路の構成
にとつて理想的な素材である。さらに、絶縁体領
域は、デバイスの高集積密度、高速能力、ラツチ
アツプに対する感受性を低くすること、そして、
イオン化輻射線に対する、感受性を低くすること
を可能にする。
本発明の方法はその中ないしその上に絶縁体領
域を形成した単結晶基板上で実施される。この単
結晶基板はどのような結晶質材料であつてもよ
い。例えばSiであるが、Siに限定はされない。絶
縁体領域の形成としては、絶縁体領域を単結晶基
板上に堆積させる方法、又は、絶縁体領域を単結
晶基板それ自身内に成長させる方法のどちらをも
含む。適当な絶縁体の１例は、基板材料の酸化物
である。
それから、エピタキシヤル層を、単結晶基板上
に発達させる。単結晶材料を直接気相堆積させる
ことにより、又は、液相エピタキシー、固相エピ
タキシーのような当分野で公知の手法を用いるこ
とによつてこのエピタキシヤル層を発達させるこ
とができる。絶縁体上に残される堆積物は多結晶
ないしアモルフアスの性質である。
エピタキシヤル層の単結晶構造を拡張すること
は例えばCWレーザのような集束されたエネルギ
ー源によつて実行される。レーザの細いビームを
エピタキシヤル層の或る領域に集束させ、しかる
後に集束されたレーザを多結晶ないしアモルフア
ス層に走査すると、レーザは多結晶ないしアモル
フアス層を溶融させる。再凝固のさいに、この層
は隣接するエピタキシヤル層の単結晶の影響で単
結晶形状を取る。故に、絶縁体上に単結晶が製造
される。
単結晶エピタキシヤル層から多結晶ないしアモ
ルフアス層に向つて集束したレーザの走査をしな
ければならない。多結晶ないしアモルフアス層へ
走査が入り込む角は重要ではない。しかしなが
ら、走査が二つの層の界面に平行であるときは、
その重なりはビーム巾の50％よりも大きくなけれ
ばならないことが判明した。界面に垂直な走査も
試みられ、旨くゆくことが判明した。
上記の議論ではレーザを用いた場合に言及した
が、溶融するための他の手法、例えば電子ビーム
のようなものも本発明の概念と趣旨を損なうこと
なく用いることができる。
本発明をさらに図面と関連記載によつて説明す
る。
第１ａ図において、単結晶基板１１はその内に
成長された絶縁体領域１２を有する。適当な単結
晶基板の１つの例は単結晶Siである。単なる説明
のためには、形成した絶縁体領域は単結晶基板内
に成長した酸化シリコンでよい。
第１ａ図は、絶縁体領域が単結晶基板内に成長
された初期形状を示しているが、絶縁体領域は基
板上に堆積してもよい。本発明の方法はこの代替
的初期形状にも同様に有効であろう。
第１ｂ図は単結晶基板１１と絶縁体領域１２上
に配置された堆積層１３を示している。
第２図においては、堆積された層１３内に２つ
の層、すなわち単結晶基板１１上のエピタキシヤ
ル層１４と絶縁体領域１２上の多結晶ないしアモ
ルフアス層１５が形成されている。単結晶基板１
１上の堆積された層１３内ではエピタキシヤル成
長が誘起されている。
好ましい実施例においては、エピタキシヤル層
が形成され、堆積材料の層が同時に堆積される。
その場合、第２図は、第１ｂ図とに示す工程を不
必要にした好ましい実施例の第１のプロセスを示
す。
第３ａ図では、集束されたエネルギー源１６が
エピタキシヤル層１４と多結晶ないしアモルフア
ス層１５との界面に照射され溶融領域１７を生成
している。集束されたエネルギー源１６はレーザ
ビーム又は、電子ビームである。ここでは界面が
溶融しているが、エピタキシヤル層１４内の任意
の領域を出発点として、溶融してもよい。
第３ｂ図は、発達の段階を示す。すなわち、集
束されたエネルギー源１６の走査が部分的に多結
晶ないしアモルフアス層１５内に入り込み、背後
の既に溶融された領域がエピタキシヤル層１４の
線に沿つて再凝固して単結晶を形成するようにす
る。故に、単結晶が絶縁体領域１２の上に拡帳さ
れる。
第４図は、全層１３が単結晶のみを含む層に変
わつた状態を示す。
本発明の方法を基板の１領域上に成長した約１
ミクロンの厚みの酸化シリコン絶縁体を有する単
結晶Si基板上へ実施した。減圧化学気相成長（減
圧CVD）で、約1/2ミクロンの厚みを持つた多結
晶Si層を全体に堆積した。
約50ミクロンのスポツト径で集光されたCWレ
ーザを用い堆積層内の照射された領域をエピタキ
シヤル層に変えて、基板上に堆積した多結晶Si中
にエピタキシヤル成長を誘起した。
９ワツトのパワーがレーザに供給され、基板は
350℃に保たれた。レーザを多結晶Si層中に約1/2
センチメートル走査した。この走査の間に、多結
晶層は溶融した。再凝固のさいに溶融多結晶は単
結晶になつた。
この方法によつて、絶縁体領域上に約30ミクロ
ン単結晶成長が誘起された。
【図面の簡単な説明】
第１ａ図、第１ｂ図、第２図、第３ａ図および
第３ｂ図は絶縁体域を有する単結晶基板および本
発明の方法の適用によりこの基板が行なう変態の
断面図、第４図は絶縁体上の完成された単結晶の
断面図である。 １１は単結晶基板、１２は絶縁体域、１３は堆
積物層、１４は単結晶基板上のエピタキシヤル
層、１５は絶縁体域１２上の多結晶ないしはアモ
ルフアス層、１６は集束されたエネルギー源、１
７は溶融域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ａ） 絶縁体領域を有する単結晶基板表面に
    エピタキシヤル層部分と多結晶ないしアモルフ
    アス層部分とを含む単一層を形成する工程と、 ｂ） 集束されたエネルギー源を前記エピタキシ
    ヤル層部分内の或る出発区域から前記多結晶な
    いしアモルフアス層部分内の停止区域へ走査
    し、多結晶ないしアモルフアス層のこのように
    走査した領域を溶融し、それによつて再凝固の
    さいに走査域が単結晶として再凝固するように
    する工程とを含む絶縁体上に単結晶を製造する
    方法。 ２ 前記基板がシリコン単結晶である特許請求の
    範囲第１項記載の絶縁体上に単結晶を製造する方
    法。 ３ 前記絶縁体領域が酸化物である特許請求の範
    囲第１項又は第２項記載の絶縁体上に単結晶を製
    造する方法。 ４ 前記単結晶基板上で誘起されるエピタキシヤ
    ル成長を介する工程が液相エピタキシヤル成長を
    含む特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記
    載の絶縁体上に単結晶を製造する方法。 ５ 前記単結晶基板上で誘起されるエピタキシヤ
    ル成長を介する工程が固相エピタキシヤル成長を
    含む特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記
    載の絶縁体上に単結晶を製造する方法。 ６ 前記単結晶基板上で誘起されるエピタキシヤ
    ル成長を介する工程が気相エピタキシヤル成長を
    含む特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記
    載の絶縁体上に単結晶を製造する方法。 ７ レーザを集束されたエネルギー源として用い
    る特許請求の範囲、第１項、第２項、第３項、第
    ４項、第５項又は第６項記載の絶縁体上に単結晶
    を製造する方法。 ８ 電子ビームを集束されたエネルギー源として
    用いる特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、
    第４項、第５項又は第６項記載の絶縁体上に単結
    晶を製造する方法。 ９ ａ） 絶縁体領域を有する単結晶基板表面上
    へ物質層を堆積する工程と、 ｂ） 前記単結晶基板上で誘起されるエピタキシ
    ヤル成長を介して、前記単結晶基板上にある前
    記物質層の部分をエピタキシヤル層に変換する
    工程と、 ｃ） 集束されたエネルギー源を前記エピタキシ
    ヤル層内の出発区域から前記絶縁体上にある前
    記物質層内の停止区域に走査して、走査された
    領域にある前記物質層を溶融して、再凝固のさ
    い走査された領域にある前記物質層が、単結晶
    として再凝固するようにする工程とを含む絶縁
    体上に単結晶を製造する方法。 １０ 前記基板がシリコン単結晶である特許請求
    の範囲第９項記載の絶縁体上に単結晶を製造する
    方法。 １１ 前記絶縁体領域が酸化物である特許請求の
    範囲第９項又は第１０項記載の絶縁体上に単結晶
    を製造する方法。 １２ 前記物質層を堆積する工程が液相堆積を含
    む特許請求の範囲第９項、第１０項又は第１１項
    記載の絶縁体上に単結晶を製造する方法。 １３ 前記物質層を堆積する工程が気相堆積を含
    む特許請求の範囲第９項、第１０項又は第１１項
    記載の絶縁体上に単結晶を製造する方法。 １４ 前記単結晶基板上で誘起されるエピタキシ
    ヤル成長を介する工程が液相エピタキシヤル成長
    を含む特許請求の範囲第９項、第１０項、第１１
    項、第１２項又は第１３項記載の絶縁体上に単結
    晶を製造する方法。 １５ 前記単結晶基板上で誘起されるエピタキシ
    ヤル成長を介する工程が固相エピタキシヤル成長
    を含む特許請求の範囲第９項、第１０項、第１１
    項、第１２項又は第１３項記載の絶縁体上に単結
    晶を製造する方法。 １６ レーザを集束されたエネルギー源として用
    いる特許請求の範囲第９項、第１０項、第１１
    項、第１２項、第１３項、第１４項又は第１５項
    記載の絶縁体上に単結晶を製造する方法。 １７ 電子ビームを集束されたエネルギー源とし
    て用いる特許請求の範囲第９項、第１０項、第１
    １項、第１２項、第１３項、第１４項又は第１５
    項記載の絶縁体上に単結晶を製造する方法。
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