JPH03125459A - 単結晶領域の形成方法及びそれを用いた結晶物品 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は単結晶領域の形成方法及びそれを用いた結晶物
品に係り、特に電気的に絶縁分離された単結晶領域の形
成方法及びそれを用いた結晶物品に関する。

本発明は、半導体集積回路等の電子素子、特に高性能電
子素子用に使用される絶縁膜上のＳｉ単結晶膜（ＳＯＩ
）の作製に好適に用いられるものである。

〔従来の技術〕

近年、高性能電子素子の開発のために５ＯＩ（Ｓｉｌｉ
ｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒ）構造のＳｉｎ膜が
注目されている。Ｓｉ層が結晶質（非晶質を除く）のも
のだけを取り上げても、かなり多くの形成方法があり、
膜質の性能別に多くのランクに分別される。

例えば、最も簡単な形はＳｉＯ□等の絶縁物（膜）上に
ＣＶＤ、スパッタ等で多結晶Ｓｉを堆積させるものであ
る。これは堆積時の基板温度にもよるが、平均粒径が数
百〜数千人に分布した多結晶膜となる。無給この多結晶
膜は粒（グレイン）の形、大きさ等は一切制御されてい
ない。

さらに、上記多結晶膜、または非晶質膜を、レーザーや
棒状ヒーター等の熱エネルギーによって溶融固化させ、
ミクロンあるいはミリメートル程度の大粒径多結晶薄膜
を得る方法も報告されている（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｃｒｙｓ
ｔａｌ　５ｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　Ｎｏｎ−ｓｉｎｇｌｅ
Ｎｏｎ−５ｉｎ　Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒｓ、　Ｊｏｒｎａ
ｌ　ｏｆ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｇｒｏｉｙｔｈｖｏｌ、　
６３．　Ｎｏ、３．０ｃｔｏｂｅｒ　１９８３　ｅｄｉ
ｔｅｄ　ｂｙ　Ｇ、　Ｈ。

Ｃｕ１ｌｅｎ）。

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し、単結
晶シリコンにおける電子易動度と比較すると、溶融固化
による数μｍ〜数龍の粒径を有する多結晶シリコンでは
、単結晶シリコンの場合と同程度であり、数百〜数千人
の粒径分布を有する多結晶シリコンでは単結晶シリコン
の場合の１０−３程度であり、また非晶質シリコンでは
単結晶シリコンの場合の２Ｘ１０−’程度である。

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。

従って、高性能な電子素子を形成するためには、粒界が
無いか、もしくは粒界の位置の制御された半導体単結晶
薄膜が必要となる。

粒界が無い非晶質上のＳｉ単結晶薄膜の例としてＳ　Ｏ
Ｓ　（Ｓｉｌｉｃｏｎ　ｏｎ　５ａｐｐｈｉｒｅ）やＳ
ＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｂｙ　Ｉｍｐｌａｎ
ｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｏｘｙｇｅｎ）　、貼り合わせ、
酸化分離（ＵＳＰ　４，３６Ｌ６００　）等が報告され
ており、粒界の位置の制御された半導体薄膜の形成方法
として、特開昭６３−１０７０１６号が開示されている
。

ＳＯＳは基板にサファイヤ（ｉｉｉ結晶Δ７！２０３）
を使用し、その表面にＳｉをヘテロエピタキシャル成長
させるものである。この技術は、サファイヤ基板が非常
に高価であることと、Ｓｉ膜中に基板の構成成分である
八！が拡散してしまうという問題点を有している。

ＳＩＭＯＸは、Ｓｉウェハに○＋　（酸素イオン）を高
エネルギー注入し、アニールすることによって表面のＳ
ｔの単結晶構造を保ったまま、ウェハ内に５ｉｎ２の中
間層を形成する技術である。この技術は非常に高エネル
ギーで、しかも高濃度で酸素イオンを注入するためスル
ープットが悪く、また高温のアニールが必要なために基
板への応力が心配されている。

また、貼り合わせ技術とは、表面が酸化された２枚のＳ
ｉウェハ、もしくば１枚は酸化されもう１枚は酸化され
ていない組み合わせの２枚のＳｉウェハを、貼り合わせ
てアニールすることにより、原子レベルで密着させ、片
方側から研磨してＳｉ層が薄膜として残るところで研磨
を止める単結晶Ｓｉ薄膜の形成方法である。この方法は
、片方のウェハの殆どを研磨してしまうために、コスト
が高くなることと、もともと厚さにバラツキのあるウェ
ハを研磨し、僅かに５ｉＪｉを残す位置で研磨を止めな
ければならないので、その制御が非常に困難である。

酸化分離は、Ｓｉウェハの表面に凹凸を形成し、凸部の
上面と側面にマスクを施してから全体を酸化するもので
ある。これによりマスクの施されていない部分から酸化
が進み、凸部全体がＳｉＯ□によって基板側と絶縁分離
されるものである。しかし、この方法ではＳＯＩの構造
は得られるが、Ｓｉ層が薄膜でなくバルク（塊状）に分
離される。これを研磨したとしてもＳｉＯ□とＳｉの界
面が平坦でないため、Ｓｉ単結晶薄膜は得られない。

また、以上の様な基板により限定される方式に対して、
特開昭６３−１０７０１６号のように基板により限定さ
れず、粒界位置の制御された半導体単結晶薄膜を得る方
法もある。これは核形成密度の異なる２種類の非晶質材
料を用いて、任意の点に半導体単結晶の核を形成し、選
択成長を行なって、成長した結晶同志を任意の位置で衝
突させ、粒界を形成し得るものである。粒界が形成され
るということは、少なくとも各結晶粒の面内方位は揃っ
ていないことを示している。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上の様に、上記従来例はそれぞれが優れた特徴を有し
ている反面、多くの課題をかかえており改善が望まれて
いた。

本発明の目的は、■比較的安価なＳｉウェハを使用し、
■一般的な装置と一般的なプロセスを使用し、０面内の
任意の面積で絶縁分離され、しかもそれぞれの領域の面
方位はもちろん面内方位まで揃ったＳｉ単結晶膜を作製
することの可能な単結晶領域の形成方法を提供するとと
もに、かかる単結晶領域の形成方法を用いた結晶物品を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の単結晶領域の形成方法は、単結晶面上に、この
単結晶面より核形成密度が小さい絶縁層を有し、且つこ
の絶縁層の絶縁体面に凹部が形成されてなる基体を形成
する工程と、前記基体の前記凹部以外の領域の絶縁層の
一部をエツチングして開口部を設け、単結晶面を露出さ
せる工程と、露出した前記単結晶面を中心として単結晶
を成長させ、前記凹部に単結晶を形成する工程と、前記
凹部以外の絶縁層の絶縁体面を基準として、成長した単
結晶を選択的に部分除去し、凹部に成長した単結晶を電
気的に絶縁分離して単結晶領域を形成する工程とを有す
ることを特徴とする。

本発明の結晶物品は、単結晶面上に、この単結晶面より
核形成密度が小さい絶縁層を有し、且つこの絶縁層の絶
縁体面に凹部が形成されてなる基体を形成し、前記基体
の前記凹部以外の領域の絶縁層の一部をエツチングして
開口部を設けて、単結晶面を露出させ、露出した前記単
結晶面を中心として単結晶を成長させて、前記凹部に単
結晶を形成し、前記凹部以外の絶縁層の絶縁体面を基準
として、成長した単結晶を選択的に部分除去し、凹部に
成長した単結晶を電気的に絶縁分離することによって形
成された単結晶領域を有することを特徴とする。

〔作　用〕

本発明は、比較的安価なＳｉウェハー等の単結晶面上に
、この単結晶面より核形成密度が小さい絶縁層を有し、
且つこの絶縁層の絶縁体面に凹部が形成されてなる基体
を形成し、前記基体の前記凹部以外の領域の絶縁層の一
部をエツチングして開口部を′設け、単結晶面を露出さ
せ、露出した前記単結晶面を中心として単結晶を成長さ
せ、前記凹部に単結晶を形成することにより、絶縁体面
上の所望の位置に単結晶を形成することを可能とし、０ 所望の位置に凹部を形成することで単結晶の大きさに制
御可能とするものである。また凹部内に周囲から完全に
電気的に絶縁分離された単結晶領域を形成するものであ
る。

なお、開口部を複数個設けた場合、同一の面方位の単結
晶面から単結晶を成長させることにより、面方位のそろ
った単結晶群を成長させることができ、さらにこの単結
晶群を研磨することにより、面方位のそろった複数の単
結晶領域を作製することができる。

また、本発明において凹部以外の絶縁層の絶縁体面は単
結晶を研磨する場合のストッパーとなり、選択研磨を可
能とする働きがあり、該絶縁体面を基準として、成長し
た単結晶を選択的に研磨等により部分除去すれば、単結
晶膜の膜厚を全面にわたって均一性良く作製することが
でき、従来極めて困難であったサブミクロンオーダーの
膜厚制御が可能となる。

本発明は一般的な半導体製造プロセスで作製され、特に
製造工程を複数化することがなく、低コストで容易に面
方位のそろった単結晶領域を薄く作製することが可能で
ある。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を用いて詳細に説
明する。

まず、本発明の詳細な説明に先だって本発明の実施態様
例について説明する。

第１図（ａｌ〜（ｅｌは本発明の単結晶領域の形成方法
の第１実施態様例を説明するための工程図である。

第２図〜第５図は本発明に用いる開口部を設けた基体を
示すための斜視図である。

まず、第１図（ａｌに示すよ・うに、Ｓｉウェハー１１
の表面にマスク１２を形成する。マスクの材料は、電気
絶縁物であって、且つＳｉ結晶との選択研磨に於いて終
点材料（ストッパー）と成り得るものであれば何でも良
い。例えばＳｉＯ□、　Ｓｉ、Ｎ４等が挙げられる。

マスク１２の形成方法は、ＣＶＤ法、スパッタ法等何で
もかまわない。なお、マスクがＳｉＯ□である場合は、
Ｓｉウェハ１１の表面を熱酸化すること１ ２ によっても得られる。マスク１２の厚さは、後に得よう
とするＳｉ単結晶膜の厚さより厚い任意の厚さで良いが
、好ましくはＳｉ単結晶膜厚より、０．２μｍ程度厚い
値が良い。例えば得ようとするＳｉ単結晶の膜厚が０．
３μｍであるとすれば、最初に形成するマスクの厚さは
０．５μｍ程度である。これは、第１図（ｂ）に於ける
凹部１４の底面からＳｉウェハ１１まで距離（厚さ）が
、０．２μｍ以上あっても特に有利な点が無く、かえっ
て生産的に不利になるからである。

次に第１図（ｂｌに示すように、マスク１２の表面に凹
部１４を形成し、更にマスクの微小部分をＳｉウェハが
露出するまでエツチングし、マスク開口部１３を形成す
る。凹部１４及びマスク開口部１３は、通常のフォトリ
ングラフイーを２回行なうことで容易に形成することが
できる。エツチングはＲＩＥ（反応性イオンエツチング
）でも、エツチング溶液に浸す、所謂ウェット法でも、
どちらでも良い。

凹部１４の深さ（凹部１４の底面１４ａとマスク１２の
上面１５ａとの段差）は、後に得ようとするＳｉ単結晶
膜の厚さと一致する。またマスク１２の上面１５ａは後
にＳｉ選択研磨のストッパー面にもなる。

マスク開口部１３の大きさは直径にして１μｍ以上、４
μｍ以下が好ましく、より好ましくは２μｍ程度である
。これは、マスク開口部１３の直径が１μｍ未満である
と、成長する結晶の結晶面（ファセソＩ・）がくずれ易
く、または成長条件によっては成長しない点が発生ずる
場合があるからである。また開口部１３の直径が１μｍ
以上あれば、結晶成長時の選択性は十分にとれ、直径が
大きければ大きい程、選択性、均一性が向上する。

しかし、素子を集積化する際には、開口部１３が大きい
事が不利になるので、４μｍφ以下にすること秀好まし
い。

マスク開口部１３を形成する位置は、マスク１２の上面
１５ａの中にあるのが好ましい。凹部１４の底面１４−
　ａの中に形成しても単結晶膜の形成は可能であるが、
その場合マスク開口部１３を３ ４ 含む凹部１４内のＳｉ単結晶膜は基板のＳｉウェハ１１
と絶縁分離されなくなるからである。

この様にして形成される第１図ｆｂ）のマスク１２を、
斜視図で示すと、例えば第２図〜第４図のようになる。

ここで２２．３２．４２がそれぞれマスクを示しており
、２３，３３．４３がマスク開口部を示している。また
２４，３４．４４がそれぞれ凹部を表しており、２４ａ
、３４ａ、４４ａは凹部の底面を表している。この凹部
２４，３４４４にＳｉ単結晶膜の領域が形成される。ま
た２５ａ３ｓ、４５ａがマスク２２，３２．４２の上面
であり、即ち選択研磨のストッパーとなる。

尚、マスク開口部の形は、必ずしも第２図〜第４図に示
すような正方形、もしくは円形、もしくはそれに近いも
のである必要はない。例えば第５図に示すようにマスク
開口部５３が長方形であってもかまわない。この場合、
素子領域として使える面積は減ってしまうが、この後の
工程にある結晶成長に於いて、成長レートが大きくとれ
るという利点がある。なお第５図において、５２はマス
ク、５４は凹部、５４ａは凹部の底面、５５ａはマスク
５２の上面を示す。

次に第１図（Ｃ）に示すように、マスク開口部１３から
露出している微小面積のＳｉウェハを種としてＳｉの選
択エピタキシャル成長（Ｓ　Ｅ　Ｇ　：　５ｅｌｅｃｔ
ｉｖｅＥｐｉｔａｘｉａｌ　Ｇｒｏｉｙｔｈ）を行なう
。成長したＳｉ結晶１６は、基板であるＳｉウェハの面
方位によって異なるが特徴的なファセットを形成する。

結晶成長の条件は、まずガス系はＨ２をキャリアガスと
して、ＳｉソースガスがＳｉ（：　ｊ２　ｔ＋　５ｉＨ
Ｃ１１３１Ｓｉｌ（２Ｃｌｌ　２等のクロロシラン系、
又は５ｉｌｌ＜、ＳｉＨ６等のシラン系が使用できる。

また添加ガスとしてエツチング作用のあるＨＣｊ２ガス
等を使用する場合が多い。

温度は使用するガスによって最適温度領域が大きく異な
るが、はぼ８００〜１２００°Ｃの範囲で行なわれる。

圧力は数Ｔｏｒｒから２５０Ｔｏｒｒの範囲内で行なう
のが好ましく、より好ましくは８０〜１７０Ｔｏｒｒの
範囲である。これは、圧力が低いと選択性が良５ ６ くなる反面、成長レートが遅くなり、圧力が高いと選択
性が悪くなることから、上記のような圧力範囲が決定さ
れる。最適圧力は、使用するガス種、温度によって異な
る。

次に第１図ｆｄｌに示すように、更に選択成長を続ける
と、マスク開口部１３から上方向に成長してきたＳｉ結
晶１６がマスク表面に沿う方向にも同時に成長し始める
。この横方向成長を、特にＥＬＯ（Ｅｐｉｔａｘｉａｌ
　Ｌａｔｅｖａｌ　Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ）　　と呼ぶ
ことがある。このＥＬＯ結晶１６′はマスク１２の上面
１５ａから成長し始め、凹部１４を越えて、再び凹部１
４の周辺にあるマスク１２の上面１．５２に達っするま
で成長させる。

次に、第１図（ｅ）に示すように、成長したＳｔ単結晶
１６′の上方からＳｉ選択研磨を行ない、マスク１２の
上面１５ａにて、研磨を終点とする。これにより、単結
晶領域たるＳｔ単結晶薄膜１７を得ることができる。

選択研磨の方法には、大きく分けて２種類挙げられる。

１つは機械化学研磨法（メカノケミカルエツチング）、
１つは機械研磨法（メカニカルエツチング）である。

前者はマスクをＳｉｎ、にした場合、特殊な化学研磨液
を混入してＳｔ　（！：５ｉ（１２の研磨速度が著しく
異なることを利用した選択研磨法である（濱ロ、遠藤応
用物理学会誌；第５６巻、第１１号、１４８０頁、その
他）。上記方法は、具体的には、例えばエチレン・ジア
ミン・ピロカテコールというアルカリ系溶液を用いて、
ポリシング布上で研磨することでなされる。上記化学液
は、ＳｉをＳｔ　（ＯＨ）　ｂ”として溶解するが、Ｓ
ｉＯ□には反応しないので、ＳｉＯ□面の露出した時点
でその面をストッパーとして研磨終点となる。

一方マスクをＳｉ３Ｎ４等、モース硬度がＳｉより十分
に高い材料を使用するときは、機械研磨法を用いること
ができる（特願昭６３−２４７８１９号：米原「選択研
磨法」）。上記方法はＳｉと同等か、もしくはそれより
硬度が高＜、Ｓｉ３Ｎ４よりも硬度の低い砥粒「コロイ
ダル・シリカ」を研磨剤として使用し、機械的に研磨す
るものである。コロイダル７ シリカは硬度が低いためＳｉ、Ｎ４を研磨できないので
、５ｉＪ４面が露出した時点で研磨終点となる。

尚、コロイダル・シリカより硬度が高く、選択成長が可
能な絶縁物であれば、本発明の工程に於て機械研磨用マ
スクとして用いることができる。

以上説明した実施態様例においては、単結晶が形成され
る凹部を形成する方法として、マスク１２を形成した後
、このマスクにエツチングを施して凹部を形成したが、
この方法に限定されず、他の方法を用いてもよい。

第６図（ａｌ〜（８）は本発明の単結晶領域の形成方法
の第２の実施態様例を説明するための工程図である。

本実施態様例は、第６図ｆａ＋に示すように、Ｓｉウェ
ハ６１の表面に凹部を形成し、その上に第６図Ｊｂ）に
示すように、マスク６２を形成する。なお、マスク６２
がＳｉＯ□である場合にはＳｉウェハ６１の表面を熱酸
化することによって形成してもよい。

マスク６２の厚さは絶縁性を保持することができる厚さ
以上であるならば任意に設定できる。マスク６２の材質
、形成方法は第１の実施態様例と同一である。

第６図ＦＣ１〜ｔｅｌに示すその他の工程は第１の実施
態様例と路間−なので説明を略すものとする。

第６図（Ｃ）〜（ｅ）において、６３はマスク開口部、
６４は凹部、６４ａは凹部の底面、６５ａはマスク６２
の上面、６６はＳｉ結晶、６７はＳｉ単結晶薄膜である
。

以下本発明を図面を用いて実施例により説明する。

（実施例１） 本実施例は第１１１１Ｊ（ａ１〜（ｅｌに示した工程及
び第２図に示したマスクを用いる。

まず、（１００）方位の４インチＳｉウェハを用意した
。このＳｉウェハをＨ２：０□＝３：２の酸化雰囲気中
に置き、１０００℃、３時間でウェハ表面を０．５μｍ
酸化し、第１図（ａｌに示すようなマスク１２とした。

次に第２図に示すようなマスクパターンを形成するため
に、通常のフォトリソグラフィー工程で、９ ０ まず凹部２４（第１図ｆｂ）においては凹部１４）を形
成した。凹部２４のエツチングは稀フン酸溶液（ＨＦ）
により０．３μｍエツチングした。次に同様にして、マ
スク開口部２３　（第１図（ｂ）においてはマスク１３
）を形成した。このときのパターニング寸法は、凹部２
４が５０μｍ×５０μｍの正方形であり、その凹部２４
は幅１０μｍのマスク２２の上面２５に囲まれている。

また凹部２４の中心に６μｍＸ６μｍのマスク２２の上
面２５があり、また、その中心に２μｍＸ２μ「のマス
ク開口部２３がある。

次に第１図（Ｃ１に示すように、Ｓｉの選択エピタキシ
ャル成長を行なった。条件は次のとうりである。

ガス種　：　５ｉＨｚＣ１２２／　Ｈ”β／Ｉ＋２ガス
流量：　０．５３／１．６／１００　（β／ｍ１ｎ）温
度：９９０℃ 圧カニ　１００Ｔｏｒｒ 時間ニア０ｍ１ｎ この結果第１図（ｄ）に示すように、６０μｍ×６０μ
ｍ程度のＳｉ単結晶１６′が成長した。

続いて上記Ｓｉ単結晶を前述したメカノケミカルボリジ
ング法に従って選択研磨した。その結果厚さ０．３μｍ
、縦横５０μｍ×５０μｍの単結晶領域たるＳｉ単結晶
薄膜１７を得た（但し中央に６μｍ×６μｍの不活性領
域を含む）。

（実施例２） 以下第１図（ａｌ〜（ｅｌに示した工程及び第３図に示
したマスクを用いて、本発明の実施例２を説明する。

まず（１１１）方位の４インチＳｉウェハを用意し、Ｌ
ＰＣＶＤ法により、ウェハ表面にＳｉ３Ｎ４膜を０．４
μｍ堆積し、第１図（ａ）に示すようなマスク１２とし
た。堆積条件は、５ｉｔｌｚＣ７！２　：　ＮＨｓ　＝
　２０　：８０　（ｓｃｃｍ）、　　８００℃、　　０
．３　Ｔｏｒｒで１２０分間行なった。

次に第３図の様なパターンを第１実施例と同じ要領でパ
ターニングし、ＲＩＥにより０．２μｍの深さまでエツ
チングした。このときのパターニング寸法は、凹部３４
（第１図ｆｂ）においては凹部１４）が２０μｍ×５０
μｍの長方形で、その２１ ２ つの凹部に鋏まれるように、幅１０μｍのマスク３２の
上面３５が形成されている。またパターンの中心に縦横
２μｍ×２μｍのマスク開口部３３がある。

次に第１図（Ｃ１に示すように、Ｓｉの選択エピタキシ
ャル成長を行なった。条件は次のとうりである。

ガス種　：　５ｉＨｚＣＩＩ　ｚ／　Ｈｅ　ｊ！　／　
１２ガス流量：　０．６０／２．６／　１００　（ｆｆ
／ｍ１ｎ）温度：１０３０°Ｃ 圧カニ　１００Ｔｏｒｒ 時間：　１００ｍ１ｎ この結果第１図ｆｄｌに示すように、６０μｍＸ５０μ
ｍ程度のＳｉ単結晶１６′が成長した。

続いて上記Ｓｉ単結晶を、前述したメカニカルポリシン
グにより選択研磨した。その結果厚さ０．２μｍ、縦横
２０μｍ×５０μｍのＳｉ単結晶薄膜１７を得た。

（実施例３） 以下、第６図（ａｌ〜ｔｅｌに示した工程及び第４図に
示したマスクを用いて本発明の第３の実施例を説明する
。

まず、（１００）方位の４インチウェハーを用意した。

このウェハーを第４図に示されるようにパタニングを行
ない、ＲＩＢにより深さ０．２μｍまでエツチングして
、第６図（ａ）に示されるような凹部のあるＳｉウェハ
ーを形成した。第４図に示す凹部４４　（第６図におい
ては凹部６４）は２０μｍＸ２０μｍの正方形で、１０
μｍ幅のマスク２２の上面４５を隅てて、四つ配列され
て並んでいる。

次に第６図（ｂ）に示すように、上記凹部を形成したＳ
ｉウェハ６１　（７）表面にＬＰｃＶＤによりＳｉ：＋
Ｎａ膜６２を０．２μｍ堆積した。堆積条件は、実施例
２と同じで、堆積時間は６０分間である（第６図（ｂ）
）。

次に第４図に示す様に、凹部に囲まれたパターンの中心
に２μｍ×２μｍのマスク開口部４３（第６図（Ｃ１に
おいてはマスク開口部６３）を形成した。５ｉＪ４膜の
工・ノチングはＲＩＥにより行なった。

次に第６図（ｄ）に示す様に、Ｓｉの選択エピタキシ３ ４ ャル成長を行なった。成長条件は、実施例２と全く同一
であった。

続いて第６図（ｅ）に示すように、上記成長結晶を、実
施例２と同様メカニカルポリシングにより選択研磨した
。その結果厚さ０．２μｍ、縦横２０μｍ×２０μｍの
Ｓｉ単結晶薄膜６７を得た。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の単結晶領域の形成方法及
びそれを用いた結晶物品によれば、従来の半導体製造プ
ロセスを用いた単純な工程で、Ｓｉウェハー等の単結晶
面上の所望の位置に、比較的大面積に絶縁分離され、面
方位が完全にそろった単結晶領域を得ることができる。

このようにして作製された単結晶領域の結晶性も、ＳＯ
Ｓ、ＳＩＭＯＸ、レーザー溶融再結晶と比べて、同等以
上のものを得ることができる。

また、本発明を用いることにより、同じ様に絶縁物上に
単結晶Ｓｔ膜を形成するＳＯＳやＳＩＭＯＸよりもはる
かに安価で容易に単結晶膜が得られ、しかも素子形成時
に必ず必要となる素子分離を、自動的に行ない、しかも
素子分離幅は、初期のパターン設計により、小さくする
ことが可能であるので、電子素子の高集積化に有利であ
る等、多くのメリットがもたらされる。

加えて、本発明のプロセスは、選択研磨を行なうことに
より、単結晶を単結晶面内に於て、サブミクロンの厚さ
で均一に制御できる。これより上記単結晶面上に形成さ
れる電子素子は、その薄膜効果のため、バルクのＳｉ等
の単結晶上のそれよりも高性能な素子となり得る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ〜＋ｅｌは本発明の単結晶領域の形成方法
の第１実施態様例を説明するための工程図である。 第２図〜第５図は本発明に用いる開口部を設けた基体を
示すための斜視図である。 第６図（ａ）〜（ｅ）は本発明の単結晶領域の形成方法
の第２の実施態様例を説明するための工程図である。 １１．６１・・・Ｓｉウェハー、１２．２２，３２゜４
２．５２．６２・・・マスク、１３，２３，３３゜５ ６ ４３．５３．６３・・・マスクの開口部、１４，２４゜
３４，４４，５４．６４・・・凹部、１４ａ、２４ａ３
４ａ、４４ａ、５４ａ、６４ａ・・・凹部の底面、１５
ａ、　　２５ａ、　　３５ａ、　　４５ａ、　　５５ａ
、　　６５ａ・・・マスクの上面、１６．１６’、６６
・・・Ｓｉ結晶、１７．６７・・・Ｓｔ単結晶薄膜

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）単結晶面上に、この単結晶面より核形成密度が小
   さい絶縁層を有し、且つこの絶縁層の絶縁体面に凹部が
   形成されてなる基体を形成する工程と、 前記基体の前記凹部以外の領域の絶縁層の一部をエッチ
   ングして開口部を設け、単結晶面を露出させる工程と、 露出した前記単結晶面を中心として単結晶を成長させ、
   前記凹部に単結晶を形成する工程と、前記凹部以外の絶
   縁層の絶縁体面を基準として、成長した単結晶を選択的
   に部分除去し、凹部に成長した単結晶を電気的に絶縁分
   離して単結晶領域を形成する工程と、 を有する単結晶領域の形成方法。
2. （２）単結晶面上に、この単結晶面より核形成密度が小
   さく、且つ凹部が形成された絶縁層を形成することによ
   り前記基体を形成した請求項１記載の単結晶領域の形成
   方法。
3. （３）単結晶に凹部を形成した後、絶縁層を形成するこ
   とにより前記基体を形成した請求項１記載の単結晶領域
   の形成方法。
4. （４）前記凹部が複数設けられた請求項１記載の単結晶
   領域の形成方法。
5. （５）単結晶面上に、この単結晶面より核形成密度が小
   さい絶縁層を有し、且つこの絶縁層の絶縁体面に凹部が
   形成されてなる基体を形成し、前記基体の前記凹部以外
   の領域の絶縁層の一部をエッチングして開口部を設けて
   、単結晶面を露出させ、 露出した前記単結晶面を中心として単結晶を成長させて
   、前記凹部に単結晶を形成し、 前記凹部以外の絶縁層の絶縁体面を基準として、成長し
   た単結晶を選択的に部分除去し、凹部に成長した単結晶
   を電気的に絶縁分離することによって形成された単結晶
   領域を有する結晶物品。
6. （６）単結晶面上に、この単結晶面より核形成密度が小
   さく、且つ凹部が形成された絶縁層を形成することによ
   り前記基体を形成した請求項５記載の結晶物品。
7. （７）単結晶に凹部を形成した後、絶縁層を形成するこ
   とにより前記基体を形成した請求項５記載の結晶物品。
8. （８）前記凹部が複数設けられた請求項５記載の結晶物
   品。