JPH02166725A - Manufacture of polycrystalline silicon on semiconductor substrate - Google Patents

Manufacture of polycrystalline silicon on semiconductor substrate

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JPH02166725A
JPH02166725A JP32294988A JP32294988A JPH02166725A JP H02166725 A JPH02166725 A JP H02166725A JP 32294988 A JP32294988 A JP 32294988A JP 32294988 A JP32294988 A JP 32294988A JP H02166725 A JPH02166725 A JP H02166725A
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JP
Japan
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silicon
molten silicon
semiconductor substrate
granular
inert gas
Prior art date
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Application number
JP32294988A
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Japanese (ja)
Inventor
Taiji Usui
臼井 太二
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce the diameter of the particle of particle shaped fused silicon by bringing reactive gas having etching effect for the fused silicon into the particle shaped fused silicon during the time until the sprayed and jetted fused silicon reaches a semiconductor substrate. CONSTITUTION:A nozzle 34 is provided at the upper part of the center of the surface of a single crystal silicon substrate 21. V grooves are formed on the substrate 21. The inside of a spray device 38 is filled with an inert gas B. The single crystal silicon substrate 21 is heated with a second heat source 37, and this state is maintained. Then, a turn table 36 is rotated, and another inert gas A is imparted on the fused surface of fused silicon 31. Then reactive gas C is made to flow in the direction of the tip of the nozzle 34 through a gap 32c and jetted through a jetting port 34b. Then, the fused silicon 31 is atomized and jetted through a jetting port 34a at the tip of the nozzle 34. The fused silicon becomes atomized fuzed silicon 31a. The silicon 31a is directed toward the single crystal silicon substrate surface 21. The temperature of the atomized fused silicon 31a becomes high by a first heating source 33. The silicon 31a drastically reacts with the reactive gas C in the vicinity of the output port of the nozzle 34. The outer part of the atomized fused silicon 31a is etched, and the diameter of the particle becomes more smaller.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体基板、例えば単結晶シリコン基板」二
に絶縁物を介して多結晶シリコン層を形成するための方
法に関するもので、特に誘電体分離基板の支持体層とな
る厚い多結晶シリコン層の製造方法に関するものである
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for forming a polycrystalline silicon layer on a semiconductor substrate, such as a single crystal silicon substrate, through an insulator. The present invention relates to a method for manufacturing a thick polycrystalline silicon layer that serves as a support layer for a body separation substrate.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から、誘電体分離基板の支持体に好適の厚い多結晶
シリコン層を高速に形成する方法として、塩化シランの
tl を還元反応によるCVD法が知られているが、最
近これに代えて、溶融シリコンをノズルから単結晶シリ
コン基板上にスプレー噴射させ所定厚さの多結晶シリコ
ン層を形成する方法が特願昭節63−134175号で
提案された。
Conventionally, a CVD method using a reduction reaction of tl of chlorinated silane has been known as a method for rapidly forming a thick polycrystalline silicon layer suitable for the support of a dielectric separation substrate. Japanese Patent Application No. 63-134175 proposed a method of spraying silicon from a nozzle onto a single-crystal silicon substrate to form a polycrystalline silicon layer of a predetermined thickness.

第2図は上記方法の実施に用いられるスプレー装置の概
略の構成図である。同図において21は単結晶シリコン
基板、25は多結晶シリコン層、31は溶融シリコン、
32はシリコンを溶融するための溶融槽、33は溶融槽
32の周囲に設置され溶融槽32を加熱するための高周
波加熱コイル等で作られた第1加熱源、34は溶融槽3
2の下部に設けられ単結晶シリコン基板21面に向って
溶融シリコン31を噴射するノズル、31aはノズル3
4から噴射された!l状溶融シリコン、35はノズル3
4の真下に設置され単結晶シリコン基板21を乗せて回
転するターンテーブル、35aはターンテーブル35の
基板面でありターンテーブル35の回転に対して常に水
平状態を保つ。36は単結晶シリコン基板21を加熱す
るためターンテーブル35の周囲に設置され高周波加熱
コイル等で作られた第2加熱源、37は後述するスプレ
ー装置内に後述する不活性ガスを導入するための導入口
、38は上記した溶融槽32、第1加熱源33、ターン
テーブル35、第2加熱源36、導入口37を構成要素
とするスプレー装置、Aは溶融シリコン31の溶融面に
付与される溶融シリコン31に対して不活性なガス(例
えばアルゴン)、Bは導入口37からスプレー装置38
内に充填された不活性ガスを示す。
FIG. 2 is a schematic diagram of a spray device used to carry out the above method. In the figure, 21 is a single crystal silicon substrate, 25 is a polycrystalline silicon layer, 31 is molten silicon,
32 is a melting tank for melting silicon; 33 is a first heating source installed around the melting tank 32 and made of a high-frequency heating coil or the like to heat the melting tank 32; 34 is a melting tank 3
A nozzle 31a is provided at the bottom of the nozzle 3 and injects molten silicon 31 toward the surface of the single crystal silicon substrate 21.
It was sprayed from 4! L-shaped molten silicon, 35 is nozzle 3
A turntable 35a, which is installed directly below the turntable 4 and rotates with the single crystal silicon substrate 21 placed thereon, is the substrate surface of the turntable 35 and always maintains a horizontal state with respect to the rotation of the turntable 35. 36 is a second heating source installed around the turntable 35 and made of a high-frequency heating coil or the like to heat the single crystal silicon substrate 21; 37 is a second heating source for introducing an inert gas, which will be described later, into the spray device, which will be described later. An inlet, 38 is a spray device whose components include the above-mentioned melting tank 32, first heating source 33, turntable 35, second heating source 36, and inlet 37, and A is applied to the melting surface of molten silicon 31. A gas inert to the molten silicon 31 (for example, argon), B is a spray device 38 from the inlet 37.
Indicates the inert gas filled inside.

第2図には溶融槽32が概略的に示されているがその詳
細は第1図の如くである。即ち、第1図は溶融槽32、
特にその下部に設けられたノズル34の詳細を拡大して
示す構造図であり、同図において、32aは溶融槽32
の外側溶融槽、32bは溶融槽32の内側溶融槽である
。内側溶融槽32はノズルの先端に溶融シリコンを噴射
させるための噴射孔34aを有する。外側溶融槽32a
と内側溶融槽32bは一定の間隔を保ち隙間32Cを形
成しており噴射孔34aに隣接する例えば噴射孔34a
を囲みスプレー用ガスを噴出させる環状の噴射孔34a
を有する。Cは溶融シリコン31を噴射して霧化するた
め噴射孔34aから噴射されるスプレー用のガスであり
、不活性ガスが用いられている。
Although the melting tank 32 is schematically shown in FIG. 2, its details are as in FIG. 1. That is, FIG. 1 shows the melting tank 32,
In particular, it is a structural diagram showing enlarged details of the nozzle 34 provided at the lower part of the nozzle 34, in which 32a is the melting tank 32.
The outer melting tank 32b is the inner melting tank of the melting tank 32. The inner melting tank 32 has an injection hole 34a at the tip of a nozzle for injecting molten silicon. Outer melting tank 32a
The inner melting tank 32b maintains a constant interval and forms a gap 32C, and for example, the inner melting tank 32b is adjacent to the injection hole 34a.
An annular injection hole 34a that surrounds and ejects spray gas.
has. C is a spray gas that is injected from the injection hole 34a to inject and atomize the molten silicon 31, and an inert gas is used.

第3図は誘電体分離基板の製造工程図である。FIG. 3 is a diagram showing the manufacturing process of the dielectric isolation substrate.

まず、単結晶シリコン基板21上にホトリソエツチング
処理等を用いてV溝22を形成する(第3図(a))・
。次にV溝22上に分離用酸化膜23を形成した後、そ
の上にCVD法を用いて種結晶としての多結晶シリコン
薄膜24を形成する(第3図(b))。そしてスプレー
装置38を不活性ガスで充たし、第1加熱#、33から
の加熱によりシリコンを溶融し、この溶融シリコン31
の溶融面と隙間32cへ不活性ガスCをO1〜0 、5
Kg/cm2の圧力で付与することにより、ノズル34
からターンテーブル35上の単結晶シリコン基板21面
の方向に粒状溶融シリコン31aを噴射する。
First, a V-groove 22 is formed on a single-crystal silicon substrate 21 using photolithography or the like (FIG. 3(a)).
. Next, after forming an isolation oxide film 23 on the V-groove 22, a polycrystalline silicon thin film 24 as a seed crystal is formed thereon using the CVD method (FIG. 3(b)). Then, the spray device 38 is filled with an inert gas, and the silicon is melted by heating from the first heating #, 33, and this molten silicon 31
Inert gas C is applied to the melting surface and the gap 32c at O1~0,5
By applying a pressure of Kg/cm2, the nozzle 34
From there, granular molten silicon 31a is injected in the direction of the single crystal silicon substrate 21 surface on the turntable 35.

この粒状溶融シリコン31aは多結晶シリコン薄膜24
上に到達して溶融シリコン層25aを形成する。
This granular molten silicon 31a is a polycrystalline silicon thin film 24.
The molten silicon layer 25a is formed by reaching the top.

単結晶シリコン基板21は、第2加熱源36によって約
1400°Cに加熱されており、またターンテーブル3
5が回転しているので多結晶シリコン薄膜24上に均一
な溶融シリコン層25aが形成される。溶融シリコン層
25aが所定の厚さになったら粒状溶融シリコン81a
の噴射を止め、さらに第2加熱源36の加熱を停止する
(第3図(C))。
The single-crystal silicon substrate 21 is heated to about 1400°C by a second heat source 36, and the turntable 3
5 is rotating, a uniform molten silicon layer 25a is formed on the polycrystalline silicon thin film 24. When the molten silicon layer 25a reaches a predetermined thickness, the granular molten silicon 81a
In addition, the heating of the second heating source 36 is stopped (FIG. 3(C)).

そして、溶融シリコン層25aを冷却固化させて多結晶
シリコン層25を形成し、その後単結晶シリコン基板2
1上の多結晶シリコン層25と反対側の面をV溝22の
先端が露出するまで機械的・化学的に研磨除去を行なう
ことにより互に分離した単結晶シリコンの分離島26を
有する誘電体分離基板が得られる(第3図(d))。
Then, the molten silicon layer 25a is cooled and solidified to form a polycrystalline silicon layer 25, and then the single crystal silicon substrate 25a is
A dielectric material having isolation islands 26 of single crystal silicon separated from each other by mechanically and chemically polishing the surface opposite to the polycrystalline silicon layer 25 on the surface of the polycrystalline silicon layer 25 until the tip of the V groove 22 is exposed. A separated substrate is obtained (FIG. 3(d)).

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかしながら上記した多結晶シリコン層の製造方法にお
いては、粒状溶融シリコンの粒径が■溝の深さより大き
く、また多結晶シリコン薄膜上の平担部とのぬれ性が悪
く、■溝や平担部で空洞が発生することがあった。そし
て誘電体分離島の形成の際V溝内の空洞が露出して誘電
体分離基板としての機能を欠き問題となっていた。また
、粒状溶融シリコンの粒径が大きいため熱容量が大きく
多結晶シリコン層の形成の際、滴下された溶融シリコン
と単結晶シリコン基板との温度差により熱歪や結晶欠陥
等を生じたりしていた。
However, in the method for manufacturing a polycrystalline silicon layer described above, the grain size of the granular molten silicon is larger than the depth of the grooves, and the wettability with flat areas on the polycrystalline silicon thin film is poor; Cavities may occur. When the dielectric isolation island is formed, the cavity within the V-groove is exposed, causing a problem in that it lacks the function as a dielectric isolation substrate. In addition, because the grain size of granular molten silicon is large, its heat capacity is large, and when forming a polycrystalline silicon layer, thermal distortion and crystal defects may occur due to the temperature difference between the dropped molten silicon and the single crystal silicon substrate. .

本発明は上記した従来技術の課題を解決するためになさ
れたもので、請求項1の方法はV溝内での空洞の発生を
防止し、また半導体基板上での熱歪や結晶欠陥の発生を
防ぐことができる多結晶シリコン層製造方法を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, and the method of claim 1 prevents the generation of cavities in the V-groove, and also prevents the generation of thermal strain and crystal defects on the semiconductor substrate. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a polycrystalline silicon layer that can prevent this.

また請求項9の方法は、上記の目的に加え、高速に多結
晶シリコン層を得ることができる方法を提供することを
目的とする。
In addition to the above object, the method of claim 9 also aims to provide a method capable of obtaining a polycrystalline silicon layer at high speed.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本願の請求項1の方法は、溶融シリコンを半導体基板上
にスプレー噴射し該半導体基板上で冷却固化させること
により多結晶シリコン層を形成する方法において、スプ
レー噴射された粒状溶融シリコンが該半導体基板上に達
する迄の間に、該溶融シリコンに対してエツチング効果
を有する反応性ガスを該粒状溶融シリコンに接触させる
ことにより、該粒状溶融シリコンの粒径を減少させるこ
とを特徴としており、 本願の請求項9の方法は、溶融シリコンを、溝を有する
半導体基板上にスプレーし該半導体基板上で冷却固化さ
せることにより多結晶シリコン層を形成する方法におい
て、該半導体基板上の溶融シリコンが所定の厚さに達す
るまでは、スプレー噴射された粒状溶融シリコンが該半
導体基板上に達する迄の間に、該粒状溶融シリコンに対
してエツチング効果を有する反応性ガスを該粒状溶融シ
リコンに接触させることにより、該粒状溶融シリコンの
粒径を減少させ、該所定の厚さに達した後は、噴射され
た該粒状溶融シリコンに該反応性ガスを接触させること
なく該半導体基板に到達させるようスプレーすることを
特徴としている。
The method according to claim 1 of the present application is a method of forming a polycrystalline silicon layer by spraying molten silicon onto a semiconductor substrate and cooling and solidifying it on the semiconductor substrate, in which the sprayed granular molten silicon is applied to the semiconductor substrate. The present invention is characterized in that the particle size of the granular molten silicon is reduced by contacting the granular molten silicon with a reactive gas having an etching effect on the molten silicon until the molten silicon reaches the top. The method of claim 9 is a method of forming a polycrystalline silicon layer by spraying molten silicon onto a semiconductor substrate having a groove and cooling and solidifying the molten silicon on the semiconductor substrate, wherein the molten silicon on the semiconductor substrate has a predetermined shape. The thickness is achieved by contacting the granular molten silicon with a reactive gas having an etching effect on the granular molten silicon until the sprayed granular molten silicon reaches the semiconductor substrate. , reducing the particle size of the granular molten silicon and, after reaching the predetermined thickness, spraying the injected granular molten silicon so that it reaches the semiconductor substrate without contacting the reactive gas; It is characterized by

〔作用〕[Effect]

本発明の請求項1の方法では、ノズルから噴射された粒
状の溶融シリコンの外周部は反応性ガスと激しく反応し
エツチングされて粒径が小さくなる。従って半導体基板
に到達するまでに、粒径がV溝の深さと比較して十分小
さくなるのでV溝内は粒状溶融シリコンにより充填され
て空洞が生じることはほとんどない。さらに粒径が小さ
くなると熱容量が小さくなり、多結晶シリコン層の形成
時に熱歪や結晶欠陥を生じる可能性が少なくなる。
In the method according to claim 1 of the present invention, the outer peripheral portion of the granular molten silicon injected from the nozzle reacts violently with the reactive gas and is etched to reduce the particle size. Therefore, by the time it reaches the semiconductor substrate, the grain size has become sufficiently small compared to the depth of the V-groove, so the inside of the V-groove is filled with granular molten silicon and hardly any cavities are formed. Furthermore, as the grain size decreases, the heat capacity decreases, and the possibility of thermal strain and crystal defects occurring during formation of the polycrystalline silicon layer decreases.

請求項9の方法では、所定の厚さに達するまで(例えば
V溝が埋るまで)は、反応性ガスを用いてスプレー噴射
する一方、所定の厚さに達した後は不活性ガスによりス
プレー噴射するので、粒状溶融シリコンの外周部はエツ
チングされない。従ってこのとき粒径の比較的大きな粒
状溶融シリコンが半導体基板面に到達する。従って、よ
り高速に多結晶シリコン層を形成することがる。この結
果多結晶シリコン層の形成に要する時間を短縮すること
ができる。
In the method of claim 9, a reactive gas is used for spraying until a predetermined thickness is reached (for example, until a V-groove is filled), and an inert gas is used for spraying after a predetermined thickness is reached. Since it is sprayed, the outer periphery of the granular molten silicon is not etched. Therefore, at this time, granular molten silicon having a relatively large particle size reaches the surface of the semiconductor substrate. Therefore, a polycrystalline silicon layer can be formed more quickly. As a result, the time required to form the polycrystalline silicon layer can be shortened.

〔実施例〕〔Example〕

以下に本発明を図面を参照して説明する。本実施例で多
結晶シリコン層の製造工程図および多結晶シリコン層の
形成に使用するスプレー装置の概略の構成図は従来例の
説明に用いた第1図、第2図、第3図の内容と同様であ
る。
The present invention will be explained below with reference to the drawings. In this example, the manufacturing process diagram of the polycrystalline silicon layer and the schematic configuration diagram of the spray equipment used to form the polycrystalline silicon layer are the contents of Figures 1, 2, and 3 used to explain the conventional example. It is similar to

箸よの実施例 本実施例における第1の製造方法は、上記した従来例と
同様に単結晶シリコン基板21上に分離用酸化膜とCV
D法による多結晶シリコン薄膜24を形成した後(第3
図(b))スプレー用ガスCとして溶融シリコン31に
対してエツチング作用を有する反応性ガスを用いて溶融
シリコンのスプレー噴射を行なうことを特徴とする。
Embodiment of Chopsticks The first manufacturing method in this embodiment is to form an isolation oxide film and CV
After forming the polycrystalline silicon thin film 24 by the D method (third
(b)) The method is characterized in that a reactive gas having an etching effect on the molten silicon 31 is used as the spray gas C to spray the molten silicon.

即ち、単結晶シリコン基板21上のV溝22が形成され
た面の中央部上方にノズル34を設置する。そしてスプ
レー装置38内を不活性ガスBで充たし、単結晶シリコ
ン基板21を第2加熱源37で約1100〜1300℃
の温度に加熱しこの状態を保持する。次に、ターンテー
ブル36を50〜1100RPの回転速度で回転させ溶
融シリコン31の溶融面に不活性ガスAを0.1〜0.
5Kg/cm2の圧力でもって付与する。
That is, the nozzle 34 is installed above the center of the surface of the single-crystal silicon substrate 21 on which the V-groove 22 is formed. Then, the inside of the spray device 38 is filled with inert gas B, and the single crystal silicon substrate 21 is heated to about 1100 to 1300° C. by the second heating source 37.
Heat to a temperature of and maintain this state. Next, the turntable 36 is rotated at a rotational speed of 50 to 1100 RP, and inert gas A is applied to the melting surface of the molten silicon 31 by 0.1 to 0.0 RP.
Apply with a pressure of 5 kg/cm2.

次に隙間32cに0.1〜0.5Kg/cm2の圧力で
スプレー用ガスとしての反応性ガスC(例えば、塩化水
素ガス)をノズル34の先端方向へ流し、噴射孔34b
から噴出させることにより溶融シリコン31はノズル3
4の先端の噴射孔34aから霧化されて噴出され、粒状
溶融シリコン31aとなって単結晶シリコン基板面21
へ向かう。
Next, a reactive gas C (for example, hydrogen chloride gas) as a spray gas is flowed into the gap 32c at a pressure of 0.1 to 0.5 Kg/cm2 toward the tip of the nozzle 34, and the injection hole 34b is
By spouting the molten silicon 31 from the nozzle 3
It is atomized and ejected from the injection hole 34a at the tip of 4, becomes granular molten silicon 31a, and is applied to the single crystal silicon substrate surface 21.
Head to.

粒状溶融シリコン31aは第1加熱源33により高温と
なっておりノズル34の出口附近で反応性ガスCと激し
く反応し、粒状溶融シリコン31aは外周部がエツチン
グされてより粒径が小さくなる。この粒径の小さくなっ
た粒状溶融シリコン31aは単結晶シリコン基板21上
へ到達し、多結晶シリコン薄板24上のV溝22内や平
担部において吸着・堆積される。粒状溶融シリコン31
aは、■溝22の深さと比べ十分小さいのでV溝22内
で空洞を生じることなくv溝22を埋め尽くす。多結晶
シリコン層25が所定の厚さ(たとえば、単結晶シリコ
ン基板21が直径41nchの場合500μm程度)に
達すると、ターンテーブル36の回転を停止し、第2加
熱源37からの熱の供給を止めて溶融シリコン層を冷却
固化させる。
The granular molten silicon 31a is heated to a high temperature by the first heating source 33, and reacts violently with the reactive gas C near the exit of the nozzle 34, and the outer periphery of the granular molten silicon 31a is etched to make the particle size smaller. The granular molten silicon 31a having a reduced particle size reaches the single crystal silicon substrate 21, and is adsorbed and deposited in the V-groove 22 or flat portion of the polycrystalline silicon thin plate 24. Granular molten silicon 31
Since a is sufficiently smaller than the depth of the groove 22, it fills the V groove 22 without creating a cavity within the V groove 22. When the polycrystalline silicon layer 25 reaches a predetermined thickness (for example, about 500 μm when the single crystal silicon substrate 21 has a diameter of 41 nch), the rotation of the turntable 36 is stopped and the supply of heat from the second heating source 37 is stopped. Stop and allow the molten silicon layer to cool and solidify.

これにより多結晶シリコン層25が得られる。A polycrystalline silicon layer 25 is thereby obtained.

上記の方法において、粒状溶融シリコン31aの粒径は
ノズル34の先端形状、隙間32cに付与される反応性
ガスCの流量、溶融槽32内の溶融シリコン31の温度
に依存し、粒径を数10μm程度の大きさにすることも
可能である。
In the above method, the particle size of the granular molten silicon 31a depends on the tip shape of the nozzle 34, the flow rate of the reactive gas C applied to the gap 32c, and the temperature of the molten silicon 31 in the melting tank 32. It is also possible to make the size about 10 μm.

また反応性ガスCに不活性ガス(たとえばアルゴン等)
を混合しこの混合比を変化させることによって粒径を変
化させることも可能である。
In addition, reactive gas C is inert gas (for example, argon, etc.)
It is also possible to change the particle size by mixing and changing the mixing ratio.

箸λの実施例 次に第2の実施例の方法を説明する。この第2の実施例
の方法は、溶融シリコンの噴射の工程か第1段階と第2
段階とから成る。
Embodiment of Chopsticks λ Next, the method of the second embodiment will be explained. The method of this second embodiment consists of a step of injection of molten silicon, a first step and a second step.
It consists of stages.

第1段階では上記第1の実施例と同様反応性ガスを用い
てスプレー噴射する。これにより所定の厚さの溶融シリ
コン層が形成されたら、第2段階に移行する。所定の厚
さに達したかは溶融シリコン31の滴下量等で判断する
。ここでいう所定の厚さとは、例えばV溝が溶融シリコ
ンで埋め尽くされる程度の厚さである。
In the first stage, a reactive gas is used for spraying as in the first embodiment. When a molten silicon layer of a predetermined thickness is formed by this, the process moves to the second stage. Whether a predetermined thickness has been reached is determined by the amount of molten silicon 31 dropped. The predetermined thickness here is, for example, such a thickness that the V-groove is filled with molten silicon.

第2段階では第1段階で隙間32cに流していた反応性
ガスCの供給を止め、代りに不活性ガスAを0.1〜0
.5Kg/am2の圧力で隙間32cに供給する。これ
により粒状溶融シリコン81aはエツチングされなくな
り、第1段階で得られるより粒径の大きな粒状溶融シリ
コンが単結晶シリコン基板に到達する。第1段階で多結
晶シリコン薄膜24上に所定の厚さの溶融シリコン層2
5aが形成されV溝22は充填されており、粒径が大き
い粒状溶融シリコン31aが到達しても空洞が発生する
可能性はなくなっている。一方、到達する粒状溶融シリ
コン31aの粒径か大きくなることにより堆積が速く進
行する。従って多結晶シリコン層の形成に要する時間を
短縮することができる。所定の厚さの溶融シリコン層2
5aが得られると、第1の実施例について上記したのと
同様に粒状溶融シリコン31aの噴射を停止し、さらに
第2加熱源36からの加熱を止め溶融シリコン層25a
を冷却固化させ多結晶シリコン層25を形成する。
In the second stage, the supply of the reactive gas C that was flowing into the gap 32c in the first stage is stopped, and instead, inert gas A is supplied at 0.1 to 0.
.. It is supplied to the gap 32c at a pressure of 5 kg/am2. As a result, the granular molten silicon 81a is no longer etched, and the granular molten silicon obtained in the first step, which has a larger particle size, reaches the single crystal silicon substrate. In the first step, a molten silicon layer 2 of a predetermined thickness is formed on the polycrystalline silicon thin film 24.
5a is formed and the V-groove 22 is filled, and there is no possibility that a cavity will be formed even if granular molten silicon 31a with a large particle size reaches there. On the other hand, as the particle size of the arriving granular molten silicon 31a becomes larger, the deposition progresses faster. Therefore, the time required to form the polycrystalline silicon layer can be shortened. Molten silicon layer 2 with a predetermined thickness
5a, the injection of the granular molten silicon 31a is stopped in the same manner as described above for the first embodiment, and further the heating from the second heat source 36 is stopped and the molten silicon layer 25a is
is cooled and solidified to form a polycrystalline silicon layer 25.

垣旦の実施例 次に第3の実施例の方法を説明する。Example of Kakitan Next, the method of the third embodiment will be explained.

スプレー装置38内に導入口37から不活性ガスAを減
圧(たとえば10Torr)に保って充填し、上記第1
の実施例および第2の実施例で説明した方法を行なう。
The spray device 38 is filled with inert gas A from the inlet 37 while being maintained at a reduced pressure (for example, 10 Torr), and the first
The method described in Example 1 and Example 2 is carried out.

スプレー装置38内を減圧に保つことにより、粒状溶融
シリコン31aの多結晶シリコン薄膜24上に対するぬ
れ性がよくなるため多結晶シリコン薄膜24上に吸着さ
れ易くなって空洞の発生が一層起りにくくなる。
By maintaining the inside of the spray device 38 at a reduced pressure, the wettability of the granular molten silicon 31a on the polycrystalline silicon thin film 24 is improved, so that it is easily adsorbed onto the polycrystalline silicon thin film 24, and the generation of cavities is further reduced.

尚上記の実施例では、反応性ガスCは隙間32Cを通じ
て供給されるがスプレー装置38内に設けられた導入口
37を通じてスプレー装置38内へ供給することも可能
である。この場合、隙間32cには不活性ガスを流すこ
とになる。
In the above embodiment, the reactive gas C is supplied through the gap 32C, but it can also be supplied into the spray device 38 through an inlet 37 provided within the spray device 38. In this case, inert gas will flow through the gap 32c.

また導入口37の数は、供給ガスの種類に応じて複数個
設けても良い。
Further, the number of introduction ports 37 may be plural depending on the type of gas to be supplied.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、ノズルから噴射
された粒状溶融シリコンは外周部が反応性ガスと反応し
てエツチングされるので粒径が小さくなり半導体基板上
に到達するまでにV溝の深さに比べて十分小さくなりそ
の結果多結晶シリコン薄膜上のV溝で空洞を生じない。
As explained above, according to the present invention, the outer periphery of the granular molten silicon injected from the nozzle reacts with the reactive gas and is etched, so the particle size decreases and the V-groove is etched before reaching the semiconductor substrate. As a result, no cavity is formed in the V-groove on the polycrystalline silicon thin film.

また平担部でも空洞が生じにくくなる。よって、従来粒
状の溶融シリコンの粒径がV溝の深さより大きかったた
め生じていた空洞の発生がなくなり、また粒径が小さく
なり熱容量が小さくなって半導体基板との温度差による
熱歪や結晶欠陥が生じたりすることはほとんどなくなる
Also, cavities are less likely to form in the flat portion. This eliminates the formation of cavities that previously occurred when the grain size of granular molten silicon was larger than the depth of the V-groove, and also reduces the grain size and heat capacity, causing thermal distortion and crystal defects due to temperature differences with the semiconductor substrate. will almost never occur.

また、スプレー噴射を2段階とし最初にノズルから噴射
された粒状溶融シリコンに反応性ガスを接触させエツチ
ング効果により粒径を小さくし、多結晶シリコン層が所
定の厚さに達したら(V溝を充填したら)反応性ガスの
供給を停止して、エツチングを止めることにしたので粒
径が大きくなり多結晶シリコン層の堆積速度を上昇させ
ることができ、従来よりも多結晶シリコン層の形成に要
する時間を短縮することができる。
In addition, spraying is carried out in two stages, first by contacting the granular molten silicon sprayed from the nozzle with a reactive gas to reduce the grain size by an etching effect, and when the polycrystalline silicon layer reaches a predetermined thickness (V-groove). Since we decided to stop the supply of reactive gas (after filling) and stop etching, the grain size increases and the deposition rate of the polycrystalline silicon layer can be increased. It can save time.

またスプレー装置内を減圧した不活性ガス雰囲気で充填
してスプレーを行なうことにより粒状溶融シリコンと多
結晶シリコン薄膜とのぬれ性がよくなり、従って空洞が
一層生じにくくなるので良好な多結晶シリコン層を速く
製造することかできる。
In addition, by filling the spray device with an inert gas atmosphere under reduced pressure and spraying, the wettability between the granular molten silicon and the polycrystalline silicon thin film is improved, and therefore cavities are less likely to form, resulting in a good polycrystalline silicon layer. can be manufactured quickly.

31a・・・粒状溶融シリコン、 A・・・不活性ガス、 B・・・不活性ガス雰囲気、 C・・・スプレー用ガス。31a... granular molten silicon, A...Inert gas, B...Inert gas atmosphere, C...Spray gas.

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

第1図はノズルの概略構造図、第2図はスプレー装置の
概略構成図、第3図は半導体基盤上への多結晶シリコン
の製造工程図である。 21・・・半導体基板、 25・・・多結晶シリコン層、 31・・・溶融シリコン、
FIG. 1 is a schematic structural diagram of a nozzle, FIG. 2 is a schematic structural diagram of a spray device, and FIG. 3 is a diagram of a manufacturing process of polycrystalline silicon on a semiconductor substrate. 21... Semiconductor substrate, 25... Polycrystalline silicon layer, 31... Molten silicon,

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)溶融シリコンを半導体基板上にスプレー噴射し該
半導体基板上で冷却固化させることにより多結晶シリコ
ン層を形成する方法において、スプレー噴射された粒状
溶融シリコンが該半導体基板上に達する迄の間に、該溶
融シリコンに対してエッチング効果を有する反応性ガス
を該粒状溶融シリコンに接触させることにより、該粒状
溶融シリコンの粒径を減少させることを特徴とする半導
体基板上への多結晶シリコン層の形成方法。
(1) In a method of forming a polycrystalline silicon layer by spraying molten silicon onto a semiconductor substrate and cooling and solidifying it on the semiconductor substrate, the period until the sprayed granular molten silicon reaches the semiconductor substrate A polycrystalline silicon layer on a semiconductor substrate, characterized in that the grain size of the granular molten silicon is reduced by contacting the granular molten silicon with a reactive gas having an etching effect on the molten silicon. How to form.
(2)請求項1に記載の方法において、スプレー噴射用
のガスとして前記反応性ガスを用いることにより、前記
粒状溶融シリコンに接触させることを特徴とする方法。
(2) The method according to claim 1, characterized in that the reactive gas is used as a spray gas to contact the granular molten silicon.
(3)請求項2に記載の方法において、前記スプレー噴
射に用いられる噴射手段が前記溶融シリコンの溶融槽に
連通し前記溶融シリコンを噴出させる第1の噴射孔と、
該第1の噴射孔に隣接し前記スプレー噴射用のガスを噴
出させる第2の噴射孔とを有し、該第2の噴射孔から前
記反応性ガスを噴出させることを特徴とする方法。
(3) In the method according to claim 2, a first injection hole through which the injection means used for the spray injection communicates with the melting tank of the molten silicon and ejects the molten silicon;
A method comprising: a second injection hole adjacent to the first injection hole for ejecting the gas for spray injection; and ejecting the reactive gas from the second injection hole.
(4)請求項1に記載の方法において、前記噴射手段お
よび前記半導体基板を前記溶融シリコンに対して不活性
なガス雰囲気中に配置し、前記スプレー噴射を該不活性
ガス雰囲気中で行なうことを特徴とする方法。
(4) In the method according to claim 1, the spraying means and the semiconductor substrate are placed in an inert gas atmosphere with respect to the molten silicon, and the spraying is performed in the inert gas atmosphere. How to characterize it.
(5)請求項4に記載の方法において、前記不活性ガス
雰囲気が減圧状態にあることを特徴とする方法。
(5) The method according to claim 4, wherein the inert gas atmosphere is under reduced pressure.
(6)請求項1に記載の方法において、前記半導体が単
結晶シリコンであることを特徴とする方法。
(6) The method according to claim 1, wherein the semiconductor is single crystal silicon.
(7)請求項1に記載の方法において、前記半導体基板
が誘電体膜で覆われた単結晶シリコン基板であることを
特徴とする方法。
(7) The method according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a single crystal silicon substrate covered with a dielectric film.
(8)請求項1に記載の方法において、前記スプレー噴
射による多結晶シリコン層の形成に先立って、CVD法
により多結晶シリコン薄膜を形成することを特徴とする
方法。
(8) The method according to claim 1, characterized in that, prior to forming the polycrystalline silicon layer by the spraying, a polycrystalline silicon thin film is formed by a CVD method.
(9)溶融シリコンを、溝を有する半導体基板上にスプ
レーし該半導体基板上で冷却固化させることにより多結
晶シリコン層を形成する方法において、 該半導体基板上の溶融シリコンが所定の厚さに達するま
では、スプレー噴射された粒状溶融シリコンが該半導体
基板上に達する迄の間に、該粒状溶融シリコンに対して
エッチング効果を有する反応性ガスを該粒状溶融シリコ
ンに接触させることにより、該粒状溶融シリコンの粒径
を減少させ、該所定の厚さに達した後は、噴射された該
粒状溶融シリコンに該反応性ガスを接触させることなく
該半導体基板に到達させるようスプレーすることを特徴
とする半導体基板上への多結晶シリコン層の形成方法。
(9) In a method of forming a polycrystalline silicon layer by spraying molten silicon onto a semiconductor substrate having a groove and cooling and solidifying it on the semiconductor substrate, the molten silicon on the semiconductor substrate reaches a predetermined thickness. Until now, the granular molten silicon was sprayed by contacting the granular molten silicon with a reactive gas having an etching effect on the granular molten silicon before the granular molten silicon reached the semiconductor substrate. After reducing the particle size of the silicon and reaching the predetermined thickness, spraying is performed so that the reactive gas reaches the semiconductor substrate without contacting the injected granular molten silicon. A method for forming a polycrystalline silicon layer on a semiconductor substrate.
(10)請求項9に記載の方法において、スプレー噴射
用のガスとして、前記所定の厚さに達するまでは、前記
反応性ガスを用い、前記所定の厚さに達した後は粒状溶
融シリコンに対してエッチング効果を有さない不活性ガ
スを用いることを特徴とする方法。
(10) In the method according to claim 9, the reactive gas is used as the spray gas until the predetermined thickness is reached, and after the predetermined thickness is reached, the granular molten silicon is used. A method characterized by using an inert gas that has no etching effect.
(11)請求項10に記載の方法において、前記スプレ
ー噴射に用いられる噴射手段が前記溶融シリコンの溶融
槽に連通し前記溶融シリコンを噴出させる第1の噴射孔
と、該第1の噴射孔に隣接し前記スプレー用のガスを噴
出させる第2の噴射孔とを有し、前記所定の厚さに達す
るまでは該第2の噴射孔から前記反応性ガスを噴出させ
前記所定の厚さに達した後は、該第2の噴射孔から前記
不活性ガスを噴出させることを特徴とする方法。
(11) In the method according to claim 10, the injection means used for the spray injection includes a first injection hole that communicates with the melting tank of the molten silicon and spouts out the molten silicon; a second injection hole adjacent to which the spray gas is ejected, and the reactive gas is ejected from the second injection hole until the predetermined thickness is reached. After that, the inert gas is ejected from the second injection hole.
(12)請求項11に記載の方法において、前記噴射手
段および前記半導体基板を前記溶融シリコンに対して前
記不活性なガス雰囲気中に配置し、前記スプレー噴射を
前記不活性ガス雰囲気中で行なうことを特徴とする方法
(12) In the method according to claim 11, the spraying means and the semiconductor substrate are placed in the inert gas atmosphere with respect to the molten silicon, and the spraying is performed in the inert gas atmosphere. A method characterized by:
(13)請求項12に記載の方法において、前記不活性
ガス雰囲気が減圧状態にあることを特徴とする方法。
(13) The method according to claim 12, wherein the inert gas atmosphere is under reduced pressure.
(14)請求項9に記載の方法において、前記半導体が
単結晶シリコンであることを特徴とする方法。
(14) The method according to claim 9, wherein the semiconductor is single crystal silicon.
(15)請求項9に記載の方法において、前記半導体基
板が誘電体膜で覆われた単結晶シリコン基板であること
を特徴とする方法。
(15) The method according to claim 9, wherein the semiconductor substrate is a single crystal silicon substrate covered with a dielectric film.
(16)請求項9に記載の方法において、前記スプレー
噴射による多結晶シリコン層の形成に先立って、CVD
法により多結晶シリコン薄膜を形成することを特徴とす
る方法。
(16) In the method according to claim 9, prior to forming the polycrystalline silicon layer by the spraying, CVD
A method characterized by forming a polycrystalline silicon thin film by a method.
(17)請求項9に記載の方法において、前記所定の厚
さは、前記V溝が溶融シリコンで埋め尽くされる程度の
厚さであることを特徴とする方法。
(17) The method according to claim 9, wherein the predetermined thickness is such that the V-groove is filled with molten silicon.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5766342A (en) * 1994-10-19 1998-06-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for forming silicon film and silicon film forming apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5766342A (en) * 1994-10-19 1998-06-16 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for forming silicon film and silicon film forming apparatus

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