JPS5814737B2 - 半導体物質の基体に対する細線の移動法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体物質（材料）の固体を貫いて物質の熔
融帯を運動させる方法、および特にダイヤモンド立方体
結晶構造を有し、かつ少くとも基体の１面が１００のプ
レーナ（ ｐｌａｎａｒ配向を有する物質を貫いて金属
線を移動する法に関する。

Ｗ．Ｇ．ファンは「ゾーンメルテイング」 （ニューヨ
ーク・ジョンウイリーアンドサンズ社１９６６年刊）に
おいて、半導体物質体において種々の望ましい物質の配
置を生ずるための、熱勾配帯熔融法について述べている
。

同法は彼の１９５４年６月２４日の出願に基づく彼の米
国特許第２８１３０４８号に、それ以前に、開示されて
いる。

両者の例において、くぼみ（ ｃａｖｉｔｙ ）が一般
に基体表面に形成され、移動されるべき金属線片はくぼ
み中におかれる。

しかし結果として得られる構造は半導体用として望まし
いものでなかった。

Ｍ．プルメンフエルドは、米国特許第３８９７２７７号
において移動されるべき金属の沈着（ ｄｅｐｏｓｉｔ
）のパタンの設定（ ｒｅｇｉｓｔｒｙ ）を維持する
ための試みとして、シリコン半導体物質体の表面にアル
ミニウムを合金することを教示している。

しかしながら、金属の設定の問題は、Ｘ線影像装置の製
作に適した深いダイオードの列（ ａｒｒａｙ ）に必
要な正確な配向を得る試みにとって悩みの種となってい
る。

最近、Ｔ．Ｒ．アンソニーとＨ．Ｅ．クラインは、表面
の選択的エッチングと、好ましい結晶学的配向とを使用
して、熱勾配帯熔融法を用いて半導体装置を商業的に作
りうろことを見いだした。

改良された方法は半導体物質の処理に要したエネルギー
の大きな節約をもたらし、それによって製造される装置
の歩溜り（ ｙｉｅｌｄ ）を増加した。

より詳細な情報は、彼等の最近下付された米国特許第３
９０４４４２号で、アンソニーとクラインの教示すると
ころによって知られる。

半導体製造工程において遭遇する問題を処理するため、
６ミルないし１０ミルまたはそれ以上の厚さのウエハが
最も多く使用される。

その後の移動（ｍｉｇｒａｔｉｏｎ ）の目的で、金属
を沈着するため溝をエツテングするという要求は、工程
期間中必要とするウエハの取扱いが悪いと、ウエハの破
損を生じやすい。

これに加えて、必要とするウエハの工程段階を最小にす
ることが望ましい。

何故ならば各段階は、ウエハが処理される際に生じる望
ましくない事故の発生の機会を増すからである。

テヤン・クラインおよびアンソニーによって発明された
方法では、移動工程を開始するために酸化物マスクを使
用する方法が教示されている。

この段階の省略はまた、もし商業的規模で再現性を有す
る能力を具えるほどに実際的であれば、望ましいことで
ある。

従って、半導体物質の固体またはウエハの内部で熔融帯
を運動させる。

新しいかつ改良された方法を提供することが本発明の目
的である。

これは従来技術の欠陥を克服するものである。

本発明の他の目的は、ウエハまたは本体の表面において
、エッチングした溝および／または酸化物マスクを使用
しないで、半導体物質の固体またはウエハな貫いて、金
属に富んだ（ ｍｅｔａｌ−ｒｉｃｈ ）半導体物質の
熔融帯を移動させる、新しいかつ改良された方法を提供
することである。

本発明の他の目的は、一部は自明であり、一部は下文に
明らかになるであろう。

本発明の教示するところに従えば、半導体物質の固体を
貫いて熔融帯を移動させて、そこに基体の半導体物質の
再結晶領域を形成する、改良された方法が与えられる。

特に、巾または直径で１０ミクロン程度の小さい領域を
形成する改良された方法が提供される。

改良された方法の工程段階は、それぞれ上面および底面
をなす、２つの主たる反対側の面（対向面）を有する半
導体物質単結晶体の選別を含む。

基体は好ましい結晶学的構造、少くとも上面の１００の
プレーナ配方、最初の選ばれた形の導電性および選ばれ
たレベルの抵抗率を有する。

本体はまた結晶構造の＜１００＞軸と実質上合致し、ま
た上面に実質上垂直である垂直軸を有する。

少くとも１塊の金属が基体上面に沈着される。

金属塊は円板状の形または直線状の形を有するであろう
。

金属が直線状の形を有する場合は、その長軸は線の方向
の（０１１）または〈０１１〉と実際上一致する。

金属自体は１またはそれ以上の異なる物質からなり、熱
勾配帯熔融によって形成される半導体領域の所望の物理
的性質を生ずる。

金属塊は、実際上酸素を含まない（遊離酸素の）金属塊
を生ずるような何らかの適当な方法で表面上に沈着され
ることが望ましい。

金属の熔融物の移動の開始を補助するために、表面のマ
スク、焼結、合金またはエッチングは必要でない。

基体と沈着された金属は次に、基体表面上に金属に富ん
だ半導体物質の熔融物を形成するに足る、予じめ選ばれ
た高温に熱せられる、熱勾配が基体の垂直軸と結晶構造
のく１００〉軸に実際上平行に出来上る。

熔融物が形成される面は低温に保たれる。

その後で、それぞれの金属に富んだ半導体物質の熔融物
は、熔融帯として半導体物質の固体を貫いて運動させら
れる。

この工程は十分な時間行なわれて、基体の中で上面から
予定された深さに到達する。

本工程は熔融帯が完全に基体を貫いて一方の表面から他
方の表面へ運動するように行なわれるか、または表面と
、熔融帯をできれば初めの経路に沿って上面へ押し戻す
逆勾配との間で停止するであろう。

いづれの場合も、基体の半導体物質の固体を貫くそれぞ
れの熔融帯の運動は、沈着された物質の固体溶解度を有
する、基体の半導体物質の再結晶領域を生じる。

このようにして生じた領域はまた実際上均一な断面積と
、全領域を通じて実際上均一な抵抗率のレベルとを有す
る。

第１図に関しては、シリコン、シリコンカーバイド、ゲ
ルマニウム、ガリウム砒素、および■族の元素と■族の
元素の化合物ならびに■族の元素とＶ族の元素の化合物
からなる他の半導体物質のダイヤモンド立方結晶組織が
示されている。

本発明の新しい改良された熱勾配帯熔融法を実施するた
めには、半導体物質のウエハの２つの主要な反対の面の
うち１つのプレーナ配向が１００であることが必要であ
る。

１００面は単位立方体の面に一致する平面である。

面１２に対しては通常適しているが、この特殊な応用に
は重要性のない他のプレーナ配向は１１０面と１１１面
である。

１１０面は単位立方体の対角線上の反対の縁の対をよぎ
る面である。

隅角部の原子を通り、最初に書いた原子を含まない面上
にある、対角線上に反対の位置にある原子の対を通る面
に一般に１１１面と認められる。

便宜上、単位立方体におけるこれら特性面（ ｇｅｎｅ
ｒｉｃ ｐｌａｎｅ ）（ ＸＹＺ ）のおのおのに垂
直な方向は、含まれる特定の面の結晶帯軸と通常呼ばれ
、またはもつと普通にはＸＹｚ方位（方向）と呼ばれる
。

１００特性面の結晶帯軸は（１００）方位と呼ばれ、１
１１面の結晶帯軸は（１ １ １）方位と呼ばれ、１１
０面の結晶帯軸は（１ １ ０＞方位と呼ばれる。

単位立方体に関するこれらの方位の例は、第１図におい
て特定された矢印によって示される。

特に、１００プレーナ配向に対しては、物質の金属に富
んだ線は（１００）方向にのみ安定に移動できる。

さらに（０１１）と＜０１１＞方向に横たわっている線
だけが、〈１００〉軸方向の移動において安定である。

これらの安定な金属に富んだ線の形態は第２図に示され
ている。

固体液体表面張力は、安定な金属に富んだ液状線の端部
の荒れを生じる。

同じ１００プレーナ領域に横たわっていても、金属に富
んだ液体の線は、（０１１）と（０１１）方位以外の方
位にあると不安定になり、金属に富んだ物質のピラミッ
ド状の四角い底をもった小滴の列に分裂する。

これはこれらの方向に横たわっている線の固体一液体界
面における強度の切り子作用（ ｆａｃｅｔｉｎｇ ）
による。

このようにして、例えば〈０１２〉と（０２１）方位に
横たわっている線は不安定である。

金属線の寸法はまた金属線の安定度に影響する。

巾で１００ミクロンより大きくない線だけが、半導体物
質体中を少くとも１センチメートルの距離の間、（１０
０）方向に線を移動するあいだ安定である。

線の安定度は線のサイズの減少とともに増加する。

液状金属線のサイズが１００ミクロンを超えると、それ
に応じて、線が不安定になり分裂する前に、液状線が移
動して本体を貫通できる距離が減少する。

移動中に液状金属と線の安定度に影響する限界的要因は
、＜１００＞結晶方位に対する、適用した熱勾配の平行
度である。

熱勾配の離軸（ ｏｆｆａｘｉｓ ）成分は、一般に線
の側面に歯状ないし鋸歯状の切り子面（ ｆａｃｅｔ
）を発達させることによって、移動する液体の安定度を
減少させる。

プレーナ領域が１００であり、移動方向が（１００）で
あるような格子構造を作るためには、液状線の最初の列
を基体を貫いて移動させて、間隔をおいたフツーナ領域
の第１のグループと実際上垂直でありかつ交差する、間
隔をおいたプレーナ領域の１群を形成することが必要で
ある。

２群の領域を形成するための液状線の同時移動が、格子
構造における不連続性を最も生じゃすい。

不連続性に対する原因の研究によって、２つの移動する
液状線の交差点における熔融した金属に富んだ物質の表
面張力が、交差する液状線における不連続性をひき起す
のに十分なほど大きいことが示されている。

明らかに、固体一液体表面張力は交差する移動線の各部
に対して、金属に富んだ液体が基体における線の交差点
に均一に分布される代りに、それ自身の線の部分に滞留
させるに十分である。

その結果、仮想的交差線の前進界面における基体物質が
、液状線によって濡らされず、または液体に触れられも
せず、従って前進する金属に富んだ液体に溶解せず、従
って交差点に不連続が生じ、液状線のそれ以上の前進が
不完全な格子を生じる。

格子の不連続性が存在する場合、格子構造によって形成
される。

基体１２の導電性のタイプが互に近接した領域は、電気
的に互に分離されず、関連する電気回路の信頼性に有害
な影響を与えるであろう。

第３図に関しては、選ばれたレベルの抵抗率と最初のタ
イプの導電性を有する。

単一半導体物質の基体１０が示されている。

基体１０は、それぞれ上面と底面をなす２つの反対側の
主要な面１２と１４を有する。

少くとも上面１２はｒ１ｏｏ）プレーナ配向を持つ。

基体１０は、実際上基体１０の物質のく１００〉軸と一
致する垂直軸を有する。

本発明をより完全に記述するために、基体１０の物質が
シリコンであり、移動されるべき金属がアルミニウムで
あるとする。

基体１０は、損傷した表面を除去するために機械的に研
磨され化学的にエツテングされ、イオンを除いた水で洗
滌され、空気中で乾燥される。

周知の写真平版技術を用いて、例えばコダックメタルエ
ッチレジストのようなフォトレジスト物質の層１６が、
基体１００表面１２上につげられる。

レジストは約８０℃の温度で焼成して乾燥される。

例えば線か点のような、１またはそれ以上の幾何学的な
形状を定めるための、当業者に周知の物質の適当なマス
クが、フォトレジストの層１６の上におかれ、紫外線に
露光される。

線は（０１１）及びまたは〈０〒１〉の金属線方位を持
たねばならない。

フォトレジストの層１６はキシレンで洗って、表面１２
の１またはそれ以上の選ばれた部分を露出させる窓１８
を層すなわちマスク１６に開孔する。

この選ばれた部分は望ましい（０ １ １）及びまたは
〈０１１〉の金属線方位を有する。

処理された基体１０は示されていない金属蒸発室内に置
かれる。

少くとも１０選ばれた金属の層２０がフォトレジストの
層１６０表面２１と、層１６の窓１８内の露出したシリ
コンの表面１２０選ばれた表面区域に置かれる。

層２０を構成する金属は、金属線または小滴またはその
両者であって、熱勾配帯熔融法によって、基体１０を完
全に貫通されるかまたは基体１０を表面１２から予じめ
定められた距離移動される。

金属層２０の物質は、本体１０の半導体物質の導電性の
型および／または抵抗率のレベルを変える。

１またはそれ以上の適当な金属であろう。さらに、層２
０の物質は、基体１０を構成する物質の導電性の型また
は抵抗率のレベルに多少でも影響することなしに、基体
１０を貫いて金属を移動させるのを助ける１またはそれ
以上の物質を含有するであろう。

しかしながら、か（る金属は基体１０の物質の寿命時間
特性に影響を及ぼすであろう。

シリコンに対する適当なＮ形の不純物（ ｄｏｐａｎｔ
）は燐・砒素およびアンテモニである。

シリコンに対する適当なＰ形の不純物は硼素・アルミニ
ウム・ガリウムおよびインジウムである。

キャリャ（ ｃａｒｒｉｅｒ ）金属として動作するの
に適し、Ｐ形不純物でもＮ形不純物でもない、本質的な
金属と考えられるものは、錫・金・銀および鉛である。

金属の層２０は、１／２ミクロンないし２５ミクロンの
厚さである。

層２０の厚さは３ないし５ミクロンが望ましい。

層２０の厚さが１／２ミクロンより薄いと、基体１０の
表面１２の物質の不十分な濡れが生じ、移動が開始され
ないであろう。

層２０が２５ミクロンより厚いと、不安定が生じるであ
ろう。

反対の形の導電性の物質の接面によって形成されるＰ−
Ｎ接合を伴って、Ｎ形シリコン物質をＰ形物質に変換す
るのに、アルミニウムが望ましい金属であることが見い
だされるであろう。

アルミニウム金属の層２０の蒸着は約１Ｘ１０−５トー
ルで、しかし５Ｘ１０ ｝−ルよりは大きくない圧
力で行なわれるべきであることが発見された。

圧力が３Ｘ１０−５トールより大きいときは、窓１８内
に沈着されたアルミニウム金属の場合、アルミニウムは
シリコン中に透過せず基体１０を貫いて移動しないこと
を見いだした。

これはアルミニウムの層が酸素で飽和しており、接触す
るシリコンの表面の良好な濡れを妨げるためと信じられ
る。

移動のため必要なアルミニウムとシリコンの初期の熔解
は、アルミニウム原子のシリコン界面への拡散不能によ
って得られない。

同様にスパッタリングによって沈着されたアルミニウム
は処理工程からの酸素で飽和しているように見えるので
好ましくない。

シリコンの基体１０の選ばれた露出面にアルミニウムを
沈着する望ましい方法は、沈着されたアルミニウム中に
捉えられる酸素がもしあっても少い、電子ビーム法およ
び類似の方法Ｋよることである。

層２０の過剰の金属は、第４図に示すごとく、第２のフ
ォトレジストの層２３を実施する写真平版技術によって
除去される。

マスキング、紫外線放射への露光、層２３へ窓を開ける
こと、これに続＜アルミニウムの選択的エツテングと層
１６と２３の両方のフォトレジストの残りの除去によっ
て、第５図に示される処理された基体１０が残る。

または第１０図の処理された基休１０は約５００℃ない
し５５０℃に熱せられて、フォトレジスト物質は表面１
２から焼けてなくなる。

表面１２かもフォトレジストを除去する際に、層２０の
過剰の金属も除去される。

表面１２の露出部分に沈着された層２０の金属は十分に
密着していて、そこに沈着された金属をその場所に保持
する。

層１６と２３の残りは、たとえばスコッチ、タックおよ
び類似の商品名で売られているような粘着テープの適当
な使用によって、表面１２かも除去される。

層１６と２０の過剰な物質は除去することが必要である
。

なぜならば、それらは基休１０の処理によって作られる
装置の電気的特性に有害な影響を及ぼすからである。

次に第６図に関しては、処理された基体１０は示されて
いない移動装置内に置かれ、金属線２０は熱勾配帯熔融
法によって基体１０を貫いて移動される。

熱面である底面１４と、冷面である表面１２との間に、
毎センナメートル約５０℃の熱勾配が、７００℃ないし
１３５０℃の基体１０の平均温度に対し適当であること
が発見された。

処理工程は、すべての金属線が本体１０を貫いて移動す
るのに十分な時間実施される。

たとえば３ミクロンの厚さのアルミニウム線に対しては
、毎センナメートル５０℃の熱勾配、１２００℃の基体
１０の温度、１Ｘ１Ｏ−５トールの圧力、５分間の炉中
時間が、通常の商業的なウエハの厚さである６ないし１
０ミルの基体１０のシリコンを貫いて線を移動させるの
に必要である。

熱勾配帯熔融法と装置は本発明の一部ではない。

本発明に用いられた熱勾配帯熔融法のより完全な理解と
、本工程に用いられた装置のより完全な記述のためには
、本発明と同じ譲受人に譲渡された次の米国特許が教示
される。

［深いダイオード（ ｄｅｅｐ ｄｉｏｄｅ ’）
装置の製造法」米国特許第３９０１７３６号；「深いダ
イオード製造のための高速度熱移動法」米国特許第３８
９８１０６号「転位のないＰ−Ｎ接合を有する深いダイ
オード装置と方法」米国特許第３９０２９２５号：「均
一な電気的特性を有する深いダイオード製造のための安
定化小滴法」米国特許第３８９９３６１号。

熱勾配帯熔融工程の完了時、移動金属線の過剰金属は、
表面１４からなるべくは選択的エツテングによって除去
される。

表面１２と１４は選択的にエッチングされ研磨されて、
第６図に示される処理ずみの基体１０になる。

基体１０な貫いての金属線の移動は、第２の基体１０と
反対の型の導電性の、多数の間隔をおいた領域２２を有
する基体１０を生じる。

各領域２２は金属の固体溶解度を有する基体１０の再結
晶物質であり、希望する型の導電性と抵抗率のレベルを
得るに十分な濃度Ｋ対して必要ら、物質をドープ（ ｄ
ｏｐｅ ）する不純物金属を含む。

領域２２の物質は、不純物の液体溶解度を伴った再結晶
物質ではない。

それはまた共融化合物の再結晶物質でもない。

領域２２のおのおのは、全領域を通じて実際上均一な抵
抗率を有する。

金属と不純物金属の濃度は、基体１０を貫いて運動した
金属および／または不純物金属のタイプ、半導体物質お
よび熱勾配帯熔融工程が行なわれた温度によって決定さ
れる。

種々の半導体物質における、不純物金属を含む異なる金
属の固体溶解度を示す適当なダイアグラムは当業者に周
知である。

特に、Ａ．Ｓ グループ著「半導体装置の物理学と技術
」と題する本の４５ページの第３，７図を参照して、不
純物金属を含む種々の金属をシリコン半導体物質の固体
を貫いて移動させまたは製造するのに必要な温度な決定
できる。

各領域２２は、全領域に対して実際上一定の均一な巾と
厚さを有する。

さらに各領域２２の上面と底面は、それぞれ上面と底面
１２と１４と同一面をなしている。

領域２２が基体１０の側面２８に延びていると、領域２
２の側面はそれとともに同一面をなす。

さらに、基体１０は、基体１０と同じまたは最初の型の
導電性を有する多数の間隔をおいた領域２４に分割され
る。

Ｐ−Ｎ接合２６が、基体１０の物質と領域２２の物質の
接する面の界面に形成される。

Ｐ−Ｎ接合２６は確実に定められ、１つの型の導電性の
領域から次の隣接の反対の型の導電性の領域への急峻な
移行を示す。

急峻な移行は階段状Ｐ−Ｎ接合を生じる。

傾斜形（ ｇｒａｄｅｄ ）Ｐ−Ｎ接合が領域２２の選
ばれた高温での後拡散（ ｐｏｓｔ − ｄｉｆｆｕｓ
ｉｏｎ ）処理によって得られる。

巾１０ミクロンのアルミ線のパターンが移動すると、１
０ミクロンの巾で領域を生じる。

われわれは、みかけ上、熔融アルミニウムがシリコンの
１００面を濡らさないことを見いだした。

従って、アルミニウムの初めの溶解時、表面領域１２の
シリコンは熔融アルミニウムに溶け込んで、移動が開始
されるまでに含まれるアルミニウムに富んだシリコン熔
融物に対して自然の溝なつくる。

従って約１０ミクロンないし約１００ミクロンの巾の線
は、シリコン酸化物または他の適当な物質、マスク、焼
結、合金または表面１２の選択的エッチングの必要なし
にうまく移動することが可能となり、前に考えられてい
たようなトラフ状の沈下な形成する。

１０ミクロンの薄い領域は、こうして熱勾配帯熔融法に
よってトランジスタを作ることを可能にする。

われわれは、安定な線方位〈０１１〉及びまたは〈０１
１〉が電気的分離（ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ）の手段と
して格子構造を形成するために理想的に適しているにも
拘らず、誰もまだ２線を同時にうまく移動できないこと
を見いだした。

おのおのの線方位のための別々の工程が必要であり、特
に１線が他の交差する線より巾広いとき、しかりである
。

見かげ上、２熔融物の表面張力に由来する力はなお十分
なので、移動中、表面１２と基体１０の内部で、２線は
その交差点で互に分離する。

第７図と第８図に関しては、電気的アイソレーション格
子構造５０が示されている。

これは現在可能な１０ミクロンオーダーの、移動線の微
細さの故に、特にメモリアレイ用として適している。

格子構造は基体１０の処理をさらに行なうことによって
得られる。

第３図ないし第６図と同じ符号で示した項目は同じであ
り、これまで記したと同じ方法で機能する。

特に第１の間隔をおいた多数のプレーナ領域２２は、基
体１０に実際上互に平行に配設される。

半導体装置製作のためには、領域２２のおのおのは、そ
れぞれ上面と下面１２と１４に、および周側面２８に実
際上垂直に置かれる。

領域２２のおのおのは、基体１０のそれぞれの面１２，
１４および２８と同一面をなす周側面を有する。

Ｐ−Ｎ接合２６が各領域２２とすぐ隣接する基体１０の
物質との接面によって形成される。

多数の、第２の間隔をおいたプレーナ領域３０が、基体
１０内に実際上互に平行に配設される。

領域３０は、２つの線方位＜０１１＞とくＯ１１〉以外
の線方位がこれまで使用されていたことを除いては、領
域２２と同じ方法で形成される。

半導体装置製作上は、各領域３０は、上面と底面１２と
１４および側面２８にそれぞれ垂直に置かれるのが望ま
しい。

さらに、各領域３０は多数の第１の間隔をおいたプレー
ナ領域２２の１またはそれ以上と直交し、かつ交差する
ことが望ましい。

第２のプレーナ領域３０のおのおのは、基体１０の表面
１２，１４および２８と同一面をなす周側面を有する。

Ｐ−Ｎ接合３２は、各領域３０と、基体１０のすぐ隣接
する物質との接面によって形成される。

交差するプレーナ領域２２と３０は卵箱（ｅｇｇ −
ｃｒａｔｅ獣の外形を限定し、それは基体１０を電気的
に互に分離した第１の型の導電性の多数の第３の領域２
４に分割する。

領域２２と３０のおのおのは、同じ型の導電性を有し、
導電性は第２のものであり、基体１０と領域２４の導電
性と反対の型であることが望ましい。

多数のプレーナ領域２２と３０が、Ｐ−Ｎ接合２６と３
０のそれぞれのセグメントの背中合せ（ ｂａｃｋ −
ｔｏ − ｂａｃｋ ）の関係によって、領域２４を
領域２４のすべての残部から電気的に分離している。

この漸新な卵箱設計によって得られた電気的アイソレー
ションは、１またはそれ以上の半導体装置を、第１の型
の導電率の多数の領域２４の１またはそれ以上と結びつ
けることを可能にしている。

装置は、互に隣接した領域２４上に形成されたプレーナ
半導体装置３４であり、および／または、互に隣接した
領域２４上に形成されたメサ半導体装置３６であり、か
つ互に隣接する装置に妨害を与えることなしに、各装置
２８または３０の電気的完全性（ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ
）をも保護する。

装置３４と３６はしかしながら、集積回路および類似の
ものを作るために、電気的に相互に結合される。

次に第９図に関しては、第６図の構造を作り出した工程
は、図示の構造を生じるために変更される。

熱勾配帯熔融法は、表面１２からの予定された距離ｄに
達するまで行なわれる。

それから熱勾配は逆になり、熔融帯は基体１０を貫いて
、表面１２に向って最初の勾配と軸に実際上沿って運動
する。

過剰の熔融物は、前に表面１４に関して記載したのと同
じ方法で除去される。

形成された領域２２とＰ−Ｎ接合２６は、第６図ないし
第８図の構造に関して記載したところと同じである。

第９図の領域２２は、イオン打ち込み（ｉｏｎ２ｉｍｐ
ｌａｎｔａｔｉｏｎ ）によって形成されたものと異な
る。

イオン打ち込みは、表面１２に垂直な不純物金属のガウ
ス分布である。

従って表面１２に実際上平行であるＰ−Ｎ接合２６の部
分３８の附近における、領域２２の部分は勾配領域（
ｇｒａｄｅｄｒｅｇｉｏｎ ）である。

それは表面１２からの深さが増すにつれて、不純物濃度
のレベルは減少する。

次に第１０図に関しては、処理された基体１０の他の実
施態様を利用した装置１００が示されている。

移動される金属線の代りに、１またはそれ以上の金属の
点１１２が移動させられる。

工程は、マスクが１またはそれ以上の金属点１１２に対
するものであることを除いては、第３図ないし第６図に
関してこれまで述べたところと同じである。

移動工程は前記のごとく領域２２を生じる。

基体１０を完全に貫通して領域を生ずる工程の型は第６
図に示されるごとくであり、基体１０を部分的に貫通す
る場合は第９図に示されるごとくである。

示されるごとく、配置は特にＸ線影像装置の製作に適し
ている。

領域２２の外形は矩形をなす。

即ちこの場合は正方形である。

小滴は，４つの前向きの１１１面と１つの背面の１００
面とに境されたピラミッド状をなして、〈１００〉結晶
軸方向に移動する。

熱勾配と移動速度の注意深い制御が必要である。

さもないと、再結晶した半導体物質のねじれた領域が結
果として生じる。

４つの前向きの１１１切り子面の不均一な溶解が存在す
るように見える。

その中では常に均一な速度では溶解しないのである。

４つの前向きの１１１切り子面の不均一な溶解は、小滴
の正常なピラミッド形を歪ませて台形（ ｔｒａｐｅｚ
ｏｉｄａｌ ）にならせる。

１辺が０．１０センチメートルより大きい金属に富んだ
半導体物質の小滴は不安定であり、移動中数個の小滴に
分裂する。

０．００１０センチメートルヨＦ）小サイ小滴は表面障
壁（ ｓｕｒｆａｃｅ ｂａｒｒｉｅｒ ）の問題から
基体１０中に移動しない。

加えられた熱勾配における小滴の移動速度の比は、小滴
の移動が行なわれる温度の関数である。

１０５０℃ないし１４００℃の高温においては、小滴の
移動速度は温度の増加と共に急速に増加する。

シリコン中のアルミニウム小滴に対して、１日当り１０
センチメートル即ち１．２Ｘ１０−４センチメートル毎
秒の速度が得られる。

小滴の移動速度はまた小滴の体積に影響される。

アルミニウムーシリコンのシステムでは、小滴の体積が
２００ の割合で減少すると、小滴の移動速度は２の割
合で減少する。

以下本発明の実施の態様を列記する。

１．半導体物質がＮ形導電性を有するシリコンであり、
金属がアルミニウムであることを特徴とする特許請求の
範囲第４項記載の方法。

２．温度勾配が毎センナメートル５０℃ないし２００℃
であり、移動が７００℃ないし１３５０℃の温度で実施
されることを特徴とする前記第１項記載の方法。

３．各金属線の巾が約１００ミクロン以下であることを
特徴とする特許請求の範囲各項及び前記各項記載の方法
。

４，各金属線の巾が１０ミクロンのオーダーであること
を特徴とする特許請求の範囲各項及び前記各項記載の方
法。

【図面の簡単な説明】

第１図はダイヤモンド立方結晶構造である。 第２図は（１００）方向に安定に移動する線の形態学的
な形である。 第３図ないし第６図は、本発明の教示に従って処理され
た半導体物質の本体の側立面図である。 第７図は、本発明の教示を具体化した格子構造の上面図
である。 第８図は、切断面８−８に沿ってとられた第７図の基体
の、部分的に断面図で示した側立面図である。 第９図は第３図ないし第６図の基体の他の実施例の、部
分的に断面図で示した立面図である。 第１０図は、Ｘ線影像装置の製作に好適な円形配置のア
レイの上面図である。 １０・・・基体、１２・・・上面、１４・・・底面、１
６・・・フォトレジスト層、１８・・・窓、２０・・・
金属層，２１・・・フォトレジスト層１６の上面、２２
・・・第２の導電性の領域、２３・・・第２のフォトレ
ジスト層、２４・・・第１の導電性の領域、２６・・・
Ｐ−Ｎ接合、２Ｂ・・・側面、３０・・・第２のプレー
ナ領域、３２・・・Ｐ−Ｎ接合、３４・・・プレーナ半
導体装置、３６・・・メサ半導体装置、３８・・・Ｐ−
Ｎ接合の部分、５０・・・格子構造、１００・・・装置
、１１２・・・金属の点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下記の工程段階から構成される領域を形成するため
   の方法にして、 （ａ） それぞれ上面および下面を具える２つの対向
   した主表面、望ましい結晶学的構造、少くとも上面が第
   １の選択された型の導電率である１００のプレーナ配向
   、選択されたレベルの抵抗率および結晶構造の（１ ０
   ０）軸に実質上一致し且つまた上面に実質上垂直な垂
   直軸を有する単結晶半導体材料の基体を選択する工程、 （ｂ） 前記単結晶半導体材料の基体の上面上におい
   てワイヤ状の幾何学的形状を有し（１ １ ０）及びま
   た（１ １ ０）方位からなる群から選ばれた少なくと
   も１つの結晶軸と実質上一致する方向に配向された酸素
   を含まない金属の金属線幅が１００ミクロン以下の少な
   くとも１つの金属ワイヤを酸化物マスク及び又は基体の
   エッチングした溝を使用することなく沈着させる工程、
   （ｃ） 金属に富んだ半導体物質の溶融物をそこに形
   成するのに充分な所定の高温度まで基体及び沈着された
   金属を加熱する工程、 （ｄ） 基体の垂直軸及び結晶構造の（１００）軸に
   実質上平行であり、溶融帯の形成される表面がより低温
   である温度勾配を確立する工程、（ｅ） 充分な時間
   の間半導体材料の基体を貫通して溶融帯として金属に富
   んだ半導体材料の各溶融物を移動させ、上表面から基体
   中の所定の深さに到達せしめ、そこに沈着された金属の
   固溶度、略々均一な断面領域、及び全領域を通じ略々均
   一な抵抗率レベルを有する基体の再結晶化半導体材料の
   領域を形成する工程、 を具えることを特徴とする半導体材料の固体を介して溶
   融帯を移動せしめる方法。 ２ 金属の各溶融物は、１つの主要な対向表面から全基
   体を貫通して他の反対側の主表面へ移動せしめられて終
   了することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 基体の半導体材料は，シリコン、シリコンカーバイ
   ド、ゲルマニウムおよびガリウム砒素からなる群から選
   ばれた１つであることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ４ 金属は気相成長されるものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。