JPS5868923A - 結晶薄膜の製造方法 - Google Patents

結晶薄膜の製造方法

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JPS5868923A
JPS5868923A JP16695081A JP16695081A JPS5868923A JP S5868923 A JPS5868923 A JP S5868923A JP 16695081 A JP16695081 A JP 16695081A JP 16695081 A JP16695081 A JP 16695081A JP S5868923 A JPS5868923 A JP S5868923A
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JP
Japan
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crystal
substrate
thin film
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gold
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Pending
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JP16695081A
Other languages
English (en)
Inventor
Hidefumi Mori
森 英史
Masahiro Ikeda
正宏 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C30CRYSTAL GROWTH
    • C30BSINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B11/00Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
    • C30B11/04Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt
    • C30B11/08Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method adding crystallising materials or reactants forming it in situ to the melt every component of the crystal composition being added during the crystallisation
    • C30B11/12Vaporous components, e.g. vapour-liquid-solid-growth

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】 本発明は非晶質体及び金属上に半導体等の結晶薄at製
造する方法に関するものである。
結晶fIB換を得る方法としては、従来、液相成長法、
化学気相g−&法、蒸着法(スパッタ法等が知られてい
るが、前記いずれの方法においても袖結晶を用−て、こ
の掴鮎。晶に千夛結晶博#4を成長させるものであった
。却ち、良好な結晶%膜を得るためには、1基板として
単結晶基板を用い、かつ成長させようとする結晶の格子
定数と前記基板の単結晶の格子定数を一致せしめなけれ
ばならなかった。
しかしながら、ガラス叫の非晶置体基板上に挾質の結晶
薄膜を成長させうろことが5’f能であれは、低コスト
の太陽電池、大面積のディスプレイパネル等が製造町舵
となるのは明かでるる。
このような非晶質体上に結晶薄膜を成長させる方法とし
て、学俯帷誌、Applied PhysicsL e
tte r第37II!f1第454負(1980#−
) に、非晶質体であるガラス基板嵌曲に、胸勘1〜4
pmで深さ1100nの陶を形hx、L、この基板上に
ケイ素を化学気相法によυ被着させ、次いで赤面に故化
at生成させ、ヒータによ、61aoo°Cに10〜2
0 秒間加熱して、ケイ基の結晶薄膜を倚る方法が開示
さ、れている。しかしなかも、この方法によれば% (
1)結晶薄膜を得るために4、仮着したケイ素の上にさ
らKl!!i2化膜を形成しなくて社ならない)(2)
結晶化させるには1300℃もの高温が必蕾である、な
どの欠点があった。
本発明はこのような欠点のない結晶薄層の製造方法を提
供することを目的とする。即ち、敵化換の形成を必資と
せず、δらには1lI6&iにおける熱処理が工費であ
り、フつ良好な#3島博農を非晶質体等の上に侍る方法
を提供することを目的とするOした云って、本発明によ
る結晶薄膜の#!造方法U、非晶實体または金J114
基板上に、結晶原料と前記結晶J17L科と共晶又は化
合物となる薫風より鮎姦を析出6せた一合、前耐基板向
に平行に優先的にる周期的凹凸t’−紀基板上に配置し
、次にこの基板上に前記金属を薄層状に溶着させ、前記
金−と結晶原料より結晶を析出させることを特徴とする
ものである。
また、本発明による第2の結晶薄膜の製造方法は、非晶
質体ま九は金属基板上に、結晶原料と。
前記結晶原料と共晶又は化合物となる金輌よシ結晶を析
出させ九場合、前記基板面に平行に優先的に成長する結
晶向の結晶軸と同じ回転対称性を有する周期的凹凸を、
前記基板上に被着させる金輌mに形成し、次いで、前記
金属と結晶原料より結晶を析出させることを%叡とする
ものである。
本発明によれは1従来の方法と異なシ、欧化朕を形成せ
しめる必賛がなくなり、象には尚温の熱処理を要さない
と頁う利点がある。
本発明を史に評しく説明する。
本発明によれば、まず、非晶質基板るるいはこの基板に
金輌をa着したもののAil %r2全2金輌上周期的
凹凸を形成せしめる。この周期的凹凸は金属及び結晶原
料よ抄前記基板上に結晶町出させ九−合、平行に優先的
に成長する結晶向の結晶軸と同じ1転対称性を有するも
のである。すなわ。ち、非晶ljLあるいは金M基板上
に良質の結晶薄膜さらには単結晶搏膜を成長させるため
に紘、人工的に一結晶方位を螢列させることが必嶽であ
る。たとえは、蒸着法等によりガラス基板上にケイ基の
半導体を被着させた場合、基板OA度が500〜600
℃ 以上では、基板面の影曽により特定の結晶圓が基板
に平行KI!i、長することが知られているが、鮎5品
性の良好な結晶薄膜を得るためにはもう一つの結晶軸を
他の方法により配列すればよい。本発明において、この
もう一つの結晶軸の配列を基板面に平行に配列する結晶
向を基板に垂直方向から見た一合の回転対称性と岡じ対
称性を有する周期的凹凸により行うものでろる。
前記周期的凹凸は、本@明のwJlの発明においては非
晶質または金属基板に直接形奴し、その上に、結晶原料
と溶融合飯を形成する金為を4Ik層させる。−万、本
発明の第2の発明においては、丼晶負体等o21fIm
上に金属を被層させ、この金輌上に周期的凹凸を形成す
る。
このような周期的凹凸のピッチは10pm以下であるの
が好ましく、最も好jしくけlpm以下である。10μ
mt−勉えると良好な結晶が成長しにくいからである。
このような結晶原料は基本的には金属と共晶しまたは化
合物を形成し、結晶を析出せしめるものでわれにいかな
るものでもよい。たとえば、5isG・、史には化合物
半導体であるGaAsX(jaP、 InP。
GaAiP %であることができる。
また前記金−も基本的に限定されるものではない。すな
わち、前記結晶材料と共晶ないし化合物の形より結晶を
析出するものであればいかなるものでもよい。たとえば
、人n、 AgXAl、 Pt、 Pd、 Ga。
I亀、Pb等であることができる。
この金属の被着厚は好ましくは数6^以上であるのがよ
い。
非結晶体基板としては、たとえはガラス、8i3N4 
などの非晶質体てらってもよく、またステンレス等の雀
^材料であ□ることもできる。′また、本発明による第
1および第2の発明にお、いて、基板と金槁層との1−
に、結晶原料よ〕成る層を眩けることが好ましい。この
層t−q在させることにより、住じる結晶漣換の均一性
が向上する。
次に本発明によれは前記金属お。よび結晶材料よ)ハム
を析出させるものであるが、この具体的方法は限足され
るもので社なく、たとえば、蒸着法、スパッタ法、化学
気相法を用いることができる。
この際、基板温度を共晶1M度付近あるいはそれ以上、
または化合物生地温に付近めるいはそれ以上に保持する
ことによシ、所望の帖^が析出する。
実施例1 第1図は不発ゆJによりシリコン結晶を石共ガラス基板
上に成長させた実施例である。平向−Jh叡1上に金楓
鳩3・としてAuを用いて、Si−、Au  溶融合金
よりケイ素を析出させると基板面に対しく111)閣が
搬先的に成長し正三角ルの結晶粒が発生する。そこで第
1図(al)に示す8勘的臼凸2を石英基&1上に作表
した。このようなフレ状はたとえは次のようにして作製
することかでさる。、6Aガラス基、ill上にレジス
ト(たとえはシプレー社hz1350J)、を動弁し、
次にた六えはHe−Cd  レーザ等からのレーザ元を
重畳干渉させた状態で上記レジストにグレーティングを
j1元する。次に基&1を60°回鴨し、同様に重畳干
渉させたレーザ九を照射し前記グレーティングに東ねて
もう一つのグレーティングを膳光し、塊像処理を行うと
@i図C&)に示すパターンがレジストに形成される。
前記レジストをマスクにリアクティブスパッタエツチン
グ法等で石英ガラス基板1をエツチングすると所望の形
状が得られる。
次に前記基板1を真空蒸着製置内に入れ、真空に排気し
た後、Auを蒸発させ、前記基板lt上に厚さ、0.1
pmのAu膜3を被着さ゛せる、#PJ1図(b)。
次に基&1を3800に加熱し、絖いてSiを蒸発させ
、′t7Jl記基板1に被着させ′る。被着したStは
順次Auと反応し、ある黴度で俗躯合金を形成する。蒸
着の進行によプ遇刺の81は基板i上ζ析出しはじめる
が、基板1上にへ勘的な凹凸2があるため、これらの接
置を受け、方位のそろった輌晶滓展iとなる(第1図(
C))。前記実施例において基板1とAu展3の間にめ
らがじめケイ1gJILさ100A機度蒸着しておくと
、kh晶−湯層の均一性が向上した。さらに、前mcケ
イ素をイオングレーティングすると、より効果のあるこ
とがわかった。
電子回折で−べたI&i朱、前記ケイ本結晶製4L基&
1に平行に(111)面が配向した単結晶11Mであっ
た。なお、5は多結晶薄膜を示す。
実施例2 第2図は本発明の他の実施例である。石英ガラス基板1
上[7!ijLさ0.IPm杉夏0Au良3を急動し次
に前記実施例と同様に周期的凹凸を有するレジストを前
記基板l上に形成する。削配レジストをマスクにスパッ
タエツチングによりAu Th 3 tエツチングし周
期的凹凸2をAuJ143上に形成する(第2図(a)
)。次にbij記基板基板1空蒸着装置内に入れ、併気
した談380℃程度に加熱しケイ素を蒸盾すると、基板
1上にケイ累の卑和晶薄膜4が、侍られた(第2図(b
))2゜ tえ前記実施例では、周期的凹凸2を形成する手段とし
て、グレーティングの2重電光を行ったが、同様な1g
1転対称性を有大る図形であればよく、普通のホトリン
グ2フイに一用するマスクを使う方法でも良い。
以上altQllたよりに本発明祉結晶涼科と金属よ)
結晶を析出させるとともに、結晶方位の制御を平−基板
上に結晶を析出させた場合の結晶の対称性フ゛−じパタ
ーンを有する基板上の周期的凹凸また社基板上に被着さ
せた金)If47mIC設けられた周期的凹凸によ)行
うため、非晶質基&あるいは金鵬基板上毎も良−の半導
体結晶薄膜が、低温でしかも速い成−&速度で表造で・
きる。このため、本発明は、安価な太陰電池や大型のパ
ネルディスプレイ等の製造に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図社基板上に周期的凹凸を配置して帖晶淋展を得る
本発明の詳細な説明するための図で、(a)は基板の正
面図、(b) CC)はIIIT囲図である。 第2図は平面基板上にJん期的凹凸を有するAu膜を配
置して結晶U候を得る不妬明の他の実1141 %の説
明図である。 1・−・石英ガラス基板、2・・・絢期的凹凸、3・・
・Au膜、4・・−結晶褥腺、°5・・・多結晶薄膜。 出1人代理人   南 宮 正 李 第1F!!J (1)) (C) 第62図 (しっ l  \

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)非晶質体または金属の基板上に、結晶原料と前記
    結晶原料と共晶又は化合物となる金塊材料よ多結晶を析
    出させた場合、前記基板面に平行に★先約に成長する結
    晶面の結晶軸と同じ同転対称性を有する周期的凹凸を基
    数上に配直し、次に上記基板上に金−を薄膜状に被着さ
    せ、削配金−と結晶原料、より結晶を析出させることを
    特徴とする結晶薄膜の製造方法。
  2. (2)非晶質体または金纏の基板上に結晶原料と、上配
    粘晶拒料と共晶又は化合物となる金jll科よ多結晶を
    析出させた場合、基板面に平材に後外的にhIt、−&
    する結晶面の結晶軸と同じ回転対称性を七する周期的凹
    凸を平rMJ丞板上に板層させる金属層に形成し、次に
    前i己金楓と結晶原料より結晶を析出させることtや稙
    とする結晶薄膜の製造方法。
JP16695081A 1981-10-19 1981-10-19 結晶薄膜の製造方法 Pending JPS5868923A (ja)

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