JPH02143415A - 単結晶シリコン膜の形成方法 - Google Patents
単結晶シリコン膜の形成方法Info
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- JPH02143415A JPH02143415A JP29644288A JP29644288A JPH02143415A JP H02143415 A JPH02143415 A JP H02143415A JP 29644288 A JP29644288 A JP 29644288A JP 29644288 A JP29644288 A JP 29644288A JP H02143415 A JPH02143415 A JP H02143415A
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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
本発明は、各種電子デバイスに用いられる大面積の安価
で良質の単結晶シリコン膜の製造方法に関するものであ
る。
で良質の単結晶シリコン膜の製造方法に関するものであ
る。
従来、この種の単結晶シリコン膜の製造方法として、ガ
ラス基板（１）上に窒化シリコン膜（６）を形成し、さ
らにその上に酸化シリコン膜（７）を形成した後、酸化
シリコン膜（７）の一部を取り除き下部の窒化シリコン
膜（６）を露出させた後に低圧ＣＶＤ装置て５ｉＣＩ４
や５ｉＨ２Ｃ１２等のガスを用いて窒化シリコン膜（６
）上にだけ選択的に単結晶シリコンＩｌｌ （５）を成
長させる方法が知られている。 （第２図） また、ガラス基板（１）上に微細な直角溝（８）を刻み
、その上に直接単結晶シリコン膜（５）を成膜したり、
成膜後に熱処理することにより結晶面の揃った単結晶シ
リコン膜（５）を成長させるグラフオエピタキシーと呼
ばれる方法も知られている。 （第３図） また、非晶質基板上に非晶質シリコン膜を形成し、局所
的な加熱を種結晶から非晶質シリコン膜へ移動させて、
非晶質シリスン膜を単結晶化させる方法が知られている
。 （例えば特開昭６１−１
ラス基板（１）上に窒化シリコン膜（６）を形成し、さ
らにその上に酸化シリコン膜（７）を形成した後、酸化
シリコン膜（７）の一部を取り除き下部の窒化シリコン
膜（６）を露出させた後に低圧ＣＶＤ装置て５ｉＣＩ４
や５ｉＨ２Ｃ１２等のガスを用いて窒化シリコン膜（６
）上にだけ選択的に単結晶シリコンＩｌｌ （５）を成
長させる方法が知られている。 （第２図） また、ガラス基板（１）上に微細な直角溝（８）を刻み
、その上に直接単結晶シリコン膜（５）を成膜したり、
成膜後に熱処理することにより結晶面の揃った単結晶シ
リコン膜（５）を成長させるグラフオエピタキシーと呼
ばれる方法も知られている。 （第３図） また、非晶質基板上に非晶質シリコン膜を形成し、局所
的な加熱を種結晶から非晶質シリコン膜へ移動させて、
非晶質シリスン膜を単結晶化させる方法が知られている
。 （例えば特開昭６１−１
しかしながら、上記従来の方法において、窒化シリコン
膜上に選択成長させる方法では結晶面の揃った単結晶シ
リコン膜は得られにくいばかりか工程的にも窒化シリコ
ン膜、酸化シリコン膜を成膜する工程やエツチング工程
があり複雑である。 また、グラフオエピタキシー技術を用いて単結晶シリコ
ン膜を成長させる方法では直角溝を形成する技術が困難
であり、さらに大面積基板に微細加工を施し単結晶シリ
コン膜を形成するのは困難であるという問題点があった
。 また、局所的な加熱を用いて単結晶膜を形成する方法で
は、平坦な基板表面に単結晶膜を形成できる利点を有す
るものの、成長により形成できる結晶が基板面垂直方向
に＜１００＞方位を有する結晶に限定される問題点があ
った。
膜上に選択成長させる方法では結晶面の揃った単結晶シ
リコン膜は得られにくいばかりか工程的にも窒化シリコ
ン膜、酸化シリコン膜を成膜する工程やエツチング工程
があり複雑である。 また、グラフオエピタキシー技術を用いて単結晶シリコ
ン膜を成長させる方法では直角溝を形成する技術が困難
であり、さらに大面積基板に微細加工を施し単結晶シリ
コン膜を形成するのは困難であるという問題点があった
。 また、局所的な加熱を用いて単結晶膜を形成する方法で
は、平坦な基板表面に単結晶膜を形成できる利点を有す
るものの、成長により形成できる結晶が基板面垂直方向
に＜１００＞方位を有する結晶に限定される問題点があ
った。
【課題を解決するための手段】
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたも
のであって、非晶質基板上にアモルファスシリコン膜を
形成した後、該アモルファスシリコン膜の一部に接して
シリコン種単結晶部を形成し、局所的な加熱手段により
加熱部を該種単結晶部からアモルファスシリコン膜部へ
移動させ、該種単結晶を成長させる単結晶シリコン膜の
形成方法において、該種単結晶部を、別の単結晶シリコ
ン基板を該アモルファスシリコン膜上に張り合わせるこ
とにより形成することを特徴とする単結晶シリコン膜の
形成方法である。 アモルファスシリコン膜の成膜には、通常の低圧ＣＶＤ
装置やプラズマＣＶＤ装置あるいはスパッタ装置を用い
ることができる。また、多結晶シリコン膜にイオン打ち
込み等を行なって形成したアモルファスシリコン膜であ
ってもかまわない。 別の単結晶シリコン基板を該アモルファスシリコン膜と
張り合わせる方法は、半導体製造において使用されてい
る通常の張り合わせ技術が使用出来る。 （例えば日経
マイクロデバイス３月号、８２〜９８頁（１９８Ｂ）） 本発明では、例えばガラス基板上にアモルファスシリコ
ン膜を成膜しておき、アモルファスシリコン膜および張
り合わせる単結晶シリコン基板の表面の自然酸化膜を取
り除いた後に、該単結晶ジノコン基板をアモルファスシ
リコン膜上に乗せることにより張り合わせることができ
る。 成膜後のアモルファスシリコン膜表面の自然酸化膜は、
上記の真空装置内で単結晶シリコン基板と張り合わせる
ことができれば必要ないが、い７たん真空ｉ置外に出す
場合には自然酸化膜が表面にできるのでフッ酸等で軽く
ウェットエツチングするか、ドライエツチング装置によ
りＣＦ４等のガスでエツチングして取り除くことが好ま
しい。自然酸化膜が残っている場合には、アモルファス
シリコンが単結晶シリコン膜に成長する過程でかなり温
度をあげないと欠陥が誘起されやすい。 局所的な加熱手段としては、水素あるいは窒素等の不活
性雰囲気中で熱処理する方法、レーザーまたは電子ビー
ムを照射する方法等が例示できる。 レーザーによるアニールでは、ＡｒレーザーあるいはＣ
Ｏ２レーザーあるいはＹＡＧレーザーあるいはエキシマ
レーザ−等を用いることができる。 該加熱温度は、出発材料にアモルファスシリコン膜を使
用しているため、多結晶膜を使用している場合と異なり
、溶融させる必要はなく、結晶化でさる温度以上であれ
ばかまわない。 まず、単結晶シリコン基板を張り合わせたアモルファス
シリコン膜部な単結晶シリコン基板側から加熱し、該部
分を単結晶基板の方位と同一の種単結晶に結晶化させ、
引続き該加熱部を該種単結晶部からアモルファスシリコ
ン膜部へ移動させ、該種単結晶を成長させれば、張り合
わせた単結晶シリコン基板の表面の結晶面方位に依存し
た方位を有する単結晶膜を非晶質基板上に形成すること
が出来る。
のであって、非晶質基板上にアモルファスシリコン膜を
形成した後、該アモルファスシリコン膜の一部に接して
シリコン種単結晶部を形成し、局所的な加熱手段により
加熱部を該種単結晶部からアモルファスシリコン膜部へ
移動させ、該種単結晶を成長させる単結晶シリコン膜の
形成方法において、該種単結晶部を、別の単結晶シリコ
ン基板を該アモルファスシリコン膜上に張り合わせるこ
とにより形成することを特徴とする単結晶シリコン膜の
形成方法である。 アモルファスシリコン膜の成膜には、通常の低圧ＣＶＤ
装置やプラズマＣＶＤ装置あるいはスパッタ装置を用い
ることができる。また、多結晶シリコン膜にイオン打ち
込み等を行なって形成したアモルファスシリコン膜であ
ってもかまわない。 別の単結晶シリコン基板を該アモルファスシリコン膜と
張り合わせる方法は、半導体製造において使用されてい
る通常の張り合わせ技術が使用出来る。 （例えば日経
マイクロデバイス３月号、８２〜９８頁（１９８Ｂ）） 本発明では、例えばガラス基板上にアモルファスシリコ
ン膜を成膜しておき、アモルファスシリコン膜および張
り合わせる単結晶シリコン基板の表面の自然酸化膜を取
り除いた後に、該単結晶ジノコン基板をアモルファスシ
リコン膜上に乗せることにより張り合わせることができ
る。 成膜後のアモルファスシリコン膜表面の自然酸化膜は、
上記の真空装置内で単結晶シリコン基板と張り合わせる
ことができれば必要ないが、い７たん真空ｉ置外に出す
場合には自然酸化膜が表面にできるのでフッ酸等で軽く
ウェットエツチングするか、ドライエツチング装置によ
りＣＦ４等のガスでエツチングして取り除くことが好ま
しい。自然酸化膜が残っている場合には、アモルファス
シリコンが単結晶シリコン膜に成長する過程でかなり温
度をあげないと欠陥が誘起されやすい。 局所的な加熱手段としては、水素あるいは窒素等の不活
性雰囲気中で熱処理する方法、レーザーまたは電子ビー
ムを照射する方法等が例示できる。 レーザーによるアニールでは、ＡｒレーザーあるいはＣ
Ｏ２レーザーあるいはＹＡＧレーザーあるいはエキシマ
レーザ−等を用いることができる。 該加熱温度は、出発材料にアモルファスシリコン膜を使
用しているため、多結晶膜を使用している場合と異なり
、溶融させる必要はなく、結晶化でさる温度以上であれ
ばかまわない。 まず、単結晶シリコン基板を張り合わせたアモルファス
シリコン膜部な単結晶シリコン基板側から加熱し、該部
分を単結晶基板の方位と同一の種単結晶に結晶化させ、
引続き該加熱部を該種単結晶部からアモルファスシリコ
ン膜部へ移動させ、該種単結晶を成長させれば、張り合
わせた単結晶シリコン基板の表面の結晶面方位に依存し
た方位を有する単結晶膜を非晶質基板上に形成すること
が出来る。
本発明によれば、種結晶となる単結晶シリコン基板を大
面積基板のごく一部に張り合わせるだけで大面積の単結
晶膜が得られる。 また、熱処理により単結晶化した膜は張り合わせた単結
晶シリコン基板の表面の結晶面方位に依存した膜が得ら
れるとともに大面積の基板内で均−に揃った結晶面を得
ることができる。 工程的にもアモルファスシリコン膜を成膜する工程と単
結晶シリコン基板を張り合わせる工程と熱処理する工程
だけで簡単に行え、大面積のガラス基板上に良外な単結
晶シリコン膜を形成でき、コスト的にも安価である。
面積基板のごく一部に張り合わせるだけで大面積の単結
晶膜が得られる。 また、熱処理により単結晶化した膜は張り合わせた単結
晶シリコン基板の表面の結晶面方位に依存した膜が得ら
れるとともに大面積の基板内で均−に揃った結晶面を得
ることができる。 工程的にもアモルファスシリコン膜を成膜する工程と単
結晶シリコン基板を張り合わせる工程と熱処理する工程
だけで簡単に行え、大面積のガラス基板上に良外な単結
晶シリコン膜を形成でき、コスト的にも安価である。
実施例−１
本発明の単結晶シリコン膜の製造方法の第１実施例を第
１図に基づき示す。 まず、ガラス基板（１）上に低圧ＣＶＤＨ置に５ｉｌ（
ｎガスを流し基板温度５００℃で、アモルファスシリコ
ンＩＡ（２）を１μｍ成膜する。次に、このアモルファ
スシリコン膜（２）の表面の自然酸化膜（３）を１％の
フッ酸によりウェットエツチング−Ｃ取り除く。 次に、種結晶には（１１１）面に切り出し光学研磨され
た単結晶シリプン基板（４）の表面の自然酸化膜（３）
を同じく１％のフッ酸で取り除き、前記のアモルファス
シリコン膜（２）と張り合わせる０種結晶に用いる単結
晶シリコン基板（４）は、ガラス基板（１）の面積に対
して非常に小さい面イ貞でよく、アモルファスシリコン
Ｍ（２）の周辺部等に張り合わせるのがよい。 次に、この状態で拡散炉の中に入れ、水素を流しながら
８００℃で１０時間の熱処理を行い、アモルファスシリ
コン膜（２）を単結晶化させて、＜１１１＞軸方向に成
長した大面積の単結晶シリコン膜（５）を得た。 実施例−２ 本発明の単結晶シリコン膜の形成方法の第２実施例を第
２図に基づき説明する。 実施例−１同様に種結晶形成に用いる単結晶シリコン基
板（４）を張り合わせたアモルファスシリコン膜（２）
つき基板を作製した。 次に、Ａｒレーザー（９）によりレーザー光を種結晶と
なる単結晶シリコン基板く４）側から照射し、単結晶シ
リコン基板（４）の下のアモルファスシリコン膜（２）
からしだいに単結晶化させる。ガラス基板（１）を支持
しているステージ（１０）を移動させながら、単結晶シ
リコン基板（４）からその周辺部のアモルファスシリコ
ン膜（２）へと単結晶化を進め、＜１１１＞軸方向に成
長した大面積の単結晶シリコン膜（５）を得たや
１図に基づき示す。 まず、ガラス基板（１）上に低圧ＣＶＤＨ置に５ｉｌ（
ｎガスを流し基板温度５００℃で、アモルファスシリコ
ンＩＡ（２）を１μｍ成膜する。次に、このアモルファ
スシリコン膜（２）の表面の自然酸化膜（３）を１％の
フッ酸によりウェットエツチング−Ｃ取り除く。 次に、種結晶には（１１１）面に切り出し光学研磨され
た単結晶シリプン基板（４）の表面の自然酸化膜（３）
を同じく１％のフッ酸で取り除き、前記のアモルファス
シリコン膜（２）と張り合わせる０種結晶に用いる単結
晶シリコン基板（４）は、ガラス基板（１）の面積に対
して非常に小さい面イ貞でよく、アモルファスシリコン
Ｍ（２）の周辺部等に張り合わせるのがよい。 次に、この状態で拡散炉の中に入れ、水素を流しながら
８００℃で１０時間の熱処理を行い、アモルファスシリ
コン膜（２）を単結晶化させて、＜１１１＞軸方向に成
長した大面積の単結晶シリコン膜（５）を得た。 実施例−２ 本発明の単結晶シリコン膜の形成方法の第２実施例を第
２図に基づき説明する。 実施例−１同様に種結晶形成に用いる単結晶シリコン基
板（４）を張り合わせたアモルファスシリコン膜（２）
つき基板を作製した。 次に、Ａｒレーザー（９）によりレーザー光を種結晶と
なる単結晶シリコン基板く４）側から照射し、単結晶シ
リコン基板（４）の下のアモルファスシリコン膜（２）
からしだいに単結晶化させる。ガラス基板（１）を支持
しているステージ（１０）を移動させながら、単結晶シ
リコン基板（４）からその周辺部のアモルファスシリコ
ン膜（２）へと単結晶化を進め、＜１１１＞軸方向に成
長した大面積の単結晶シリコン膜（５）を得たや
本発明によれば、大面積のガラス基板にアモルファスシ
リコン膜が成膜でき、その周辺部に種結晶となる小さな
単結晶シリコン基板を張り合わせ、高温度で熱処理する
だけでだけで、大面積の単結晶シリコン膜が得られるた
めコスト的に安価に形成でさる。 また、形成された単結晶シリコン膜は、全面にわたり結
晶面方位が揃ったものが得られるため特性が安定してい
るばかりか、種結晶となる単結晶シリコン基板の表面の
結晶面を変えたものを用いることにより、ガラス基板上
に形成する単結晶シリコン膜の結晶面方位も変えること
が可能である。 基板温度は、用いるガラス基板の耐熱温度にもよるが、
石英基板であれば８００℃以上の高温度による熱処理を
行ったほうが、完全な単結晶シリコン膜を得られやすい
。
リコン膜が成膜でき、その周辺部に種結晶となる小さな
単結晶シリコン基板を張り合わせ、高温度で熱処理する
だけでだけで、大面積の単結晶シリコン膜が得られるた
めコスト的に安価に形成でさる。 また、形成された単結晶シリコン膜は、全面にわたり結
晶面方位が揃ったものが得られるため特性が安定してい
るばかりか、種結晶となる単結晶シリコン基板の表面の
結晶面を変えたものを用いることにより、ガラス基板上
に形成する単結晶シリコン膜の結晶面方位も変えること
が可能である。 基板温度は、用いるガラス基板の耐熱温度にもよるが、
石英基板であれば８００℃以上の高温度による熱処理を
行ったほうが、完全な単結晶シリコン膜を得られやすい
。
第１図は実施例−１の単結晶シリコン基板の製造方法を
示す図、第２図は実施例−２の単結晶シリコン基板の製
造方法を示す図、第３図は従来の窒化シリコン膜上に単
結晶シリコン膜を選択成長させる方法を示す図、＊４図
は従来のガラス基板上にグラフオエピタキシー技術を用
いて単結晶シリコン膜を成長させる方法を示す図である
。 （１）ガラス基板 （２）アモルファスシリコン膜 （３）自然酸化膜 （４）単結晶シリコン基板く５）
単結晶シリコン膜 （６）窒化シリコン膜 （７）酸化シリコン膜（８）直
角溝 （９）Ａｒレーザー（１０）ステージ
示す図、第２図は実施例−２の単結晶シリコン基板の製
造方法を示す図、第３図は従来の窒化シリコン膜上に単
結晶シリコン膜を選択成長させる方法を示す図、＊４図
は従来のガラス基板上にグラフオエピタキシー技術を用
いて単結晶シリコン膜を成長させる方法を示す図である
。 （１）ガラス基板 （２）アモルファスシリコン膜 （３）自然酸化膜 （４）単結晶シリコン基板く５）
単結晶シリコン膜 （６）窒化シリコン膜 （７）酸化シリコン膜（８）直
角溝 （９）Ａｒレーザー（１０）ステージ
Claims (1)
- （１）非晶質基板上にアモルファスシリコン膜を形成し
た後、該アモルファスシリコン膜の一部に接してシリコ
ン種単結晶部を形成し、局所的な加熱手段により加熱部
を該種単結晶部からアモルファスシリコン膜部へ移動さ
せ、該種単結晶を成長させる単結晶シリコン膜の形成方
法において、該種単結晶部を、別の単結晶シリコン基板
を該アモルファスシリコン膜上に張り合わせることによ
り形成することを特徴とする単結晶シリコン膜の形成方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29644288A JPH02143415A (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 単結晶シリコン膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29644288A JPH02143415A (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 単結晶シリコン膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02143415A true JPH02143415A (ja) | 1990-06-01 |
Family
ID=17833593
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29644288A Pending JPH02143415A (ja) | 1988-11-24 | 1988-11-24 | 単結晶シリコン膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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1988
- 1988-11-24 JP JP29644288A patent/JPH02143415A/ja active Pending
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