JPH042133A - 結晶板 - 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、結晶板に関し、特に転位とゲッタ効果に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第３図は、裏面に多結晶シリコンを堆積させた従来のシ
リコン単結晶基板である。同図において、１はシリコン
単結晶基板、２Ａ、・２Ｂは結晶方位（１００）の面、
３は多結晶シリコン膜である。

次に、裏面の多結晶シリコン３がシリコン単結晶基板１
に及ぼす効果を説明する。

シリコン単結晶基板を熱処理すると１、基板のすべり面
である（１１１）面ですべり転位が発生し、スリップラ
インを形成する。

シリコン単結晶基板のすべり面である（１１１）面を第
４図に示す。第４図中、４は（１１１）面である。

シリコン単結晶基板のスリップラインを第５図に示す。

第５図中、５はスリップラインである。

シリコン単結晶基Ｆｉ１を熱処理すると、シリコン単結
晶基板ｌの外周の多結晶シリコン層３の傷、割れ等の機
械的歪層から転位が発生する。

第６図は、転位の発生を示したものであり、６は多結晶
シリコン３の機械的歪層であり、７は転位である。熱処
理時の熱応力により、転位の運動および増殖に寄与する
バーカースベクトルを増大させる。

第７図はバーカースベクトルを示す模式図であり、８が
バーカースベクトルである。バーカースベクトルは多結
晶シリコン中の（１１１）面内で作用し、転位７を、フ
ランク−リードの転位の増殖機構により、シリコン単結
晶基板１まで到達させる。

第８図は、フランク−リードの転位の増殖機構を示すも
のであり、９は（１１１）面の上の外力の分力であり、
１０はフランク−リード機構により新たに発生した転位
、１１はフランク−リード源と呼ばれる転位線である。

第８図について説明する。図中（ａ）は転位線１１に外
力の分力９が加わっているところであり、図中（ｂｌ、
　（Ｃ１，（ｄ）は外力の分力９が作用し、転位線１１
が弓形に湾曲しているところの連続過程を示す図であり
、図中（ｅ）は転位線１１が外に張り出して、ついには
互いに接触し、転位線１１に合体消滅する部分ができ、
転位線１１は２つの部分に分かれ、新たな転位１０が発
生する。

フランク−リード機構により増殖した転位はシリコン単
結晶基板１まで到達する。

第９図は、多結晶シリコン３で発生した転位７がシリコ
ン単結晶基板１まで到達したことを示す説明図である。

シリコン単結晶基板１まで到達した転位７は、シリコン
単結晶基板１の（１１１）面内で増殖する。一方、シリ
コン単結晶基板１のバーカースベクトル８は、シリコン
単結晶基板１内の（１１１）面内に入るため、第１０図
のように、ベクトル量が変化する。第１０図は、シリコ
ン単結晶基板１内のバーカースベクトルを示すものであ
り、図中で、１２はシリコン単結晶基板１の（１１１）
面内のバーカースベクトルである。シリコン単結晶基板
ｌ内の（１１１）面は（１００）面２Ｂと５４．７度の
角度を成すため、シリコン単結晶基板１内の仮想バーカ
ースベクトル８はベクトル１２と１３に分解でき、シリ
コン単結晶基板１の転位の運動及び増殖に寄与するバー
カースベクトルは１２になる。

シリコン単結晶基板１内においても、前述同様の転位の
増殖が起こる。

第１１図は、シリコン単結晶基板１に転位が発生したと
ころを示している。

同様な機構で転位は増殖し、第１２図のようにになる。

転位７が整列したものをスリップラインと呼んでおり、
シリコン単結晶基板１表面から転位７を観察すると第１
３図のようになる。第１３図中、転位７はシリコン単結
晶基板１の表面２Ａに出ており、スリップライン５は転
位７より構成されている。

熱処理中に発生したシリコン単結晶基板１の転位７から
成るスリップライン５は、シリコン単結晶基板１を変形
させたり、シリコン単結晶基板１を変形させたり、シリ
コン単結晶基板１表面２Ａにつくりこむ半導体装置の特
性を劣化させる。

裏面の多結晶シリコン３は、シリコン単結晶基板１のゲ
ッタ能力を向上させている。

裏面に多結晶シリコン３を堆積させたシリコン単結晶基
板１を熱処理すると、多結晶シリコン３がらシリコン単
結晶基板１中へ過剰シリコンが供給される。

第１４図は、シリコン単結晶基板１中へ過剰シリコンが
供給されている様子を示すシリコン単結晶基板１の断面
図である。第１４図中、１３は過剰シリコンである。過
剰シリコン１３は、熱処理中にシリコン単結晶基板１表
面の金属元素を捕獲するゲッタ作用があり、シリコン単
結晶基板１表面を清浄にすることができ、次工程でつく
り込まれる半導体素子を清浄にすることができる。

第１５図は過剰シリコン１３のゲッタ作用を示す模式図
であり、第１５図中、１４は金属元素である。

シリコン単結晶基板ｌの表面をより清浄に維持するため
には、多結晶シリコン３が供給される過剰シリコン１３
を多くすればよい。

多結晶シリコン３中の過剰シリコン１３として寄与する
シリコン原子は結晶粒界のシリコン原子である。

第１６図は多結晶シリコンのシリコン原子配置図である
。第１６図中、１４は結晶粒で、１５は結晶粒界である
。

多結晶シリコンの大半は結晶粒１４で構成されているた
め、ゲッタ効果に寄与する結晶粒界１５のシリコン原子
は限定され、ゲッタ効果が不足している。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、基板における転位発生・増殖を
防止でき、ゲッタ効果を向上できる結晶板を得ることに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために本発明による結晶板は
、裏面および周辺のいずれか又は両方に非晶質を形成す
るようにしたものである。

〔作用〕

本発明による結晶板における非晶質は転位発生の原因と
なっているすべり面がないため、転位は発生しない。ま
た、非晶質を構成しているすべての原子は結晶板中で金
属板中への過剰原子として寄与できるため、ゲッタ効果
は大きく向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図につい説明する。

第１図は、本発明による結晶板の一実施例を示す断面図
である。第１図において、２１は非晶質シリコンである
。非晶質シリコン２１には、結晶構造がなく、転位を発
生させるすべり面がない。

よって、非晶質シリコン２１は転位を発生せず、シリコ
ン単結晶基板ｌに転位を発生させることはできない。

従って、非晶質シリコン２１を構成しているシリコン原
子は、第１６図に示した結晶粒界１５のシリコン原子配
置状態と同様である。

第２図は非晶質シリコン２１のシリコン原子の原子配置
を示す原子配置図である。

本実施例のシリコン単結晶基＃Ｂ、１を熱処理すると、
非晶質シリコン２１中のシリコン原子はシリコン単結晶
基板１中へ多く侵入し、シリコン単結晶基板１のゲッタ
効果は大きく向上する。

なお、上記実施例はシリコン単結晶基板での例を示した
が、ＧａＡｓ単結晶基板等のすべての結晶基板および金
属板であっても良く、また、非晶質についても、結晶と
なるすべての元素および金属であっても良く、同様の効
果を奏する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、裏面および周辺のいずれ
か又は両方に非晶質を形成したことにより、転位発生の
原因となっているすべり面がなく、また、非晶質を構成
しているすべての原子は結晶板中で過剰原子として寄与
できるため、結晶板の結晶欠陥の制御およびゲッタ効果
の向上を得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の実施例の非晶質シリコンのシリコン原子の原子配置
図、第３図は従来のシリコン単結晶基板の断面図、第４
図は従来のシリコン単結晶基板のすべり面の模式図、第
５図は従来のシリコン単結晶基板に発生したスリップラ
インを示す模式図、第６図は従来のシリコン単結晶基板
の転位の模式図、第７図は従来の多結晶シリコンのバー
カースベクトルの模式図、第８図はフランク−リードの
転位の増殖機構の説明図、第９図は従来のシリコン単結
晶基板に転位が到達したことを示す説明図、第１０図は
従来のシリコン単結晶基板のバーカースベクトルの模式
図、第１１図は従来のシリコン単結晶基板内の転位の説
明図、第１２図は従来のシリコン単結晶基板内に増殖し
た転位の説明図、第１３図は従来の転位の増殖したシリ
コン単結晶基板の表面を示す説明図、第１４図はシリコ
ン単結晶基板に供給された過剰シリコンの説明図、第１
５図は過剰シリコンのゲッタ作用を示す模式図、第１６
図は従来の多結晶シリコンのシリコン原子配置図である
。 １・・・シリコン単結晶基板、２．Ａ、２Ｂ・・・（１
００）面、２１・・・非晶質シリコン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　裏面および周辺のいずれか又は両方に非晶質を形成し
   たことを特徴とする結晶板。