JPS59114813A - 単結晶薄膜の形成方法 - Google Patents
単結晶薄膜の形成方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は結晶方位の制御された単結晶薄膜を、安定にか
つ再現性よく形成する方法に関するものである。
つ再現性よく形成する方法に関するものである。
半導体単結晶基体は、従来、引き上げ法（チョキ
クラルウキ）や浮遊帯溶融法（フローティング・ゾーン
法）によって製造したインゴットから薄板状に形成した
ものが主として用いられてきた。
法）によって製造したインゴットから薄板状に形成した
ものが主として用いられてきた。
一方、ラッチアップを避けうろこと、浮遊容量を低下で
きること、アルファ線その他の放射線に対する耐性が大
であることなどの理由によって、特に相補型ＭＯ８素子
においては絶縁体上の半専体薄膜中に素子を形成するこ
との有利性が認められ、サファイア単結晶上にエピタキ
シャル成長させたシリコン薄膜中に素子を形成する方法
が開発されている（ＳＯ８構造）。しかし、この方法に
おいては、サファイア基板の価格の故に、素子の価格が
高価にならざるをえないという短所があった。
きること、アルファ線その他の放射線に対する耐性が大
であることなどの理由によって、特に相補型ＭＯ８素子
においては絶縁体上の半専体薄膜中に素子を形成するこ
との有利性が認められ、サファイア単結晶上にエピタキ
シャル成長させたシリコン薄膜中に素子を形成する方法
が開発されている（ＳＯ８構造）。しかし、この方法に
おいては、サファイア基板の価格の故に、素子の価格が
高価にならざるをえないという短所があった。
最近、レーザ等の高エネルギ・ビームにより半導体基板
表面の局所を短時間加熱する方法の検討から、このよう
な基板上に被着した非結晶絶縁膜上に形成した半導体層
（非晶質または多結晶）を−ｍの横引き法によって単結
晶化しうろことが発見され、またその単結晶化を、基板
単結晶を種子結晶として行いうろことが示された（田村
誠男他、特開昭５６−７３６９７号公報）。ただし、力
ロ熱方法に関しては、上記高エネルギ・ビームに眠られ
ることなく、抵抗加熱でも可能であることが知られてい
る。
表面の局所を短時間加熱する方法の検討から、このよう
な基板上に被着した非結晶絶縁膜上に形成した半導体層
（非晶質または多結晶）を−ｍの横引き法によって単結
晶化しうろことが発見され、またその単結晶化を、基板
単結晶を種子結晶として行いうろことが示された（田村
誠男他、特開昭５６−７３６９７号公報）。ただし、力
ロ熱方法に関しては、上記高エネルギ・ビームに眠られ
ることなく、抵抗加熱でも可能であることが知られてい
る。
また、基体としては、上記の半導体単結晶上に被着した
非晶質絶縁体薄膜でなく、基体自体が非晶質絶縁体、す
なわち溶融石英ないしガラス、の場合にも、同様の方法
で横方向に結晶成長させうろことが知られている（Ｒ，
Ａ、 Ｌｅｍｏｎｓ ｅｔ ａｌ、。
非晶質絶縁体薄膜でなく、基体自体が非晶質絶縁体、す
なわち溶融石英ないしガラス、の場合にも、同様の方法
で横方向に結晶成長させうろことが知られている（Ｒ，
Ａ、 Ｌｅｍｏｎｓ ｅｔ ａｌ、。
Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 ：［、ｅ ｔ ｔ、 ４０
（６） ４６９． ； Ｓ、ん：［、ｙｏｎ ｅｔａｌ
、 、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ４０（
４）３１６）。本発明はこの技術に関連するものである
ので、以下にやや詳しく述べる。
（６） ４６９． ； Ｓ、ん：［、ｙｏｎ ｅｔａｌ
、 、 Ａｐｐｌ、 Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ４０（
４）３１６）。本発明はこの技術に関連するものである
ので、以下にやや詳しく述べる。
非晶質絶縁体を基体として形成した半導体薄膜を横引き
法によって結晶成長させる場合、単結晶化を望むならば
、従来より知られている結晶成長技術を応用して、いく
つかの方法が類推される。
法によって結晶成長させる場合、単結晶化を望むならば
、従来より知られている結晶成長技術を応用して、いく
つかの方法が類推される。
それらは、大路次の２方法に分類される。その一つは、
一部の領域を結晶成長させて、あらかじめある大きさの
単結晶領域を形成しておき、その領域を柚子結晶として
結晶成長を進める方法であり、他は、別に形成された単
結晶を結晶成長すべき導膜の一部に接触せしめ、これを
種子結晶として結晶成長を進める方法である。これらの
方法は、いずれも酸化膜で憶ったシリコン単結晶上に形
成したシリコン薄膜を、基体を柚子結晶とせずに単結晶
化する試みにおいて、一定の成功を得ている。
一部の領域を結晶成長させて、あらかじめある大きさの
単結晶領域を形成しておき、その領域を柚子結晶として
結晶成長を進める方法であり、他は、別に形成された単
結晶を結晶成長すべき導膜の一部に接触せしめ、これを
種子結晶として結晶成長を進める方法である。これらの
方法は、いずれも酸化膜で憶ったシリコン単結晶上に形
成したシリコン薄膜を、基体を柚子結晶とせずに単結晶
化する試みにおいて、一定の成功を得ている。
（Ｂ、 Ｙ、 Ｔｓａｕｒ ｅｔ ａｌ、、 Ａｐｐｌ
、Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔ ｔ。
、Ｐｈｙｓ、 Ｌｅｔ ｔ。
３９（７）５６１）。
これら２方法のうち、前者においては、種子結晶となる
べき領域の結晶方位は偶発的に決定される故、制御が困
難であり、従って、最終的に形成される結晶薄膜の方位
が基体ごとに異り、各基体上に形成される素子の特性が
一定しないという短所がある。
べき領域の結晶方位は偶発的に決定される故、制御が困
難であり、従って、最終的に形成される結晶薄膜の方位
が基体ごとに異り、各基体上に形成される素子の特性が
一定しないという短所がある。
次に、第、２の方法においては、単結晶化すべき薄膜上
に種子となるべき単結晶板を置いて、両者を同時に加熱
する方法が知られている（Ｂ、Ｙ。
に種子となるべき単結晶板を置いて、両者を同時に加熱
する方法が知られている（Ｂ、Ｙ。
ＴＳａｕｒらの前掲論文）が、この方法によれば、種子
と薄膜との接触状況を各基体において一定に保つことは
困難であり、また加熱中種子を安定に保持し難いなど、
生産上の大きな難点がある。
と薄膜との接触状況を各基体において一定に保つことは
困難であり、また加熱中種子を安定に保持し難いなど、
生産上の大きな難点がある。
なお、非晶′Ｘ絶縁体基体上に単結晶子導体薄膜を形成
する他の方法として、基体表面に形状を制御した凹凸の
くり返しを設けるという方法が知られている（いわゆる
グラホ・エピタキシ法）。この方法は、特に種子結晶を
用いない方法として知られているが、各凹凸の角などに
結晶核が発生し成長するため、凹凸の工作鞘度などに依
存してやや方位の異なる一複数の結晶粒からなる薄膜が
形成され、単結晶化は困難である。
する他の方法として、基体表面に形状を制御した凹凸の
くり返しを設けるという方法が知られている（いわゆる
グラホ・エピタキシ法）。この方法は、特に種子結晶を
用いない方法として知られているが、各凹凸の角などに
結晶核が発生し成長するため、凹凸の工作鞘度などに依
存してやや方位の異なる一複数の結晶粒からなる薄膜が
形成され、単結晶化は困難である。
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点をなくシ、非
晶質基体側に形成された非晶質または多結晶半導体薄膜
を、安定にかつ制御された方位をもって単結晶化する方
法を提供することである。
晶質基体側に形成された非晶質または多結晶半導体薄膜
を、安定にかつ制御された方位をもって単結晶化する方
法を提供することである。
上記目的を達成するために、本発明においては、柚子単
結晶として結晶方位の確定した単結晶を用いることによ
って、形成される単結晶薄膜の方位の制御を行うが、こ
の除に、種子単結晶を単結化すべき導膜の非晶質基体側
に保持し、かつ該基体に固足されたものとすることによ
って、種子単結晶と単結晶化される導膜との接Ｍ［ｉｌ
−確実にするとともに、帯加熱ヒータによる熱流の方向
を柚子単結晶側を低温とすることを容易にし、丹坑件の
良い単結晶化を可能としている。
結晶として結晶方位の確定した単結晶を用いることによ
って、形成される単結晶薄膜の方位の制御を行うが、こ
の除に、種子単結晶を単結化すべき導膜の非晶質基体側
に保持し、かつ該基体に固足されたものとすることによ
って、種子単結晶と単結晶化される導膜との接Ｍ［ｉｌ
−確実にするとともに、帯加熱ヒータによる熱流の方向
を柚子単結晶側を低温とすることを容易にし、丹坑件の
良い単結晶化を可能としている。
以下、本発明の第１の実施例を第１図（ａ）〜（Ｃ）を
用いて説明する。本実施例において使用した基体１は溶
融石英板であり、厚さ約１咽のものである。
用いて説明する。本実施例において使用した基体１は溶
融石英板であり、厚さ約１咽のものである。
その−主面は鏡面研磨されているが、第１図（ａ）に示
すように、その而の一部に凹部２を設けである。
すように、その而の一部に凹部２を設けである。
この凹部２は、本実施例の場合には深さ２００μｍ１縦
横が５ｍｍＸ１０ｍの長方形であるが、そのサイズ、形
状に関しては、後記する種子、ｆｌＦ結晶３と合致して
いるならば、特に制限はない。また、この凹部２を形成
する基体１示面上の位置に関しても、特に制限はない。
横が５ｍｍＸ１０ｍの長方形であるが、そのサイズ、形
状に関しては、後記する種子、ｆｌＦ結晶３と合致して
いるならば、特に制限はない。また、この凹部２を形成
する基体１示面上の位置に関しても、特に制限はない。
ただし、単結晶薄膜を形成しようとする領域の少なくと
もｈｅに在ることが、一般には望ましい。また、このよ
うな凹部の１面数も、必すしも一一所に眠らないことも
勿論である。
もｈｅに在ることが、一般には望ましい。また、このよ
うな凹部の１面数も、必すしも一一所に眠らないことも
勿論である。
次に、別に用意した種子単結晶３（本例ではシリコン単
結晶）を該凹部２にはめ込むとともに、有憬溶媒に懸濁
した二酸化シリコフ例末で種子単結晶３と基体の凹部２
との間＠を満たし、前記溶媒を揮発させた後、１０５０
１１１’で３０分間、酸化性ＭＷ気気中加熱したところ
、シリコンの種子単結晶３０表面に酸化膜が形成される
とともに、該柚子単結晶３は二酸化シリコン粉末を介し
て基体１の溶融石英と焼結され、機械的に安定化した構
造が形成された。この段階を第１図（ｂ）に示す。
結晶）を該凹部２にはめ込むとともに、有憬溶媒に懸濁
した二酸化シリコフ例末で種子単結晶３と基体の凹部２
との間＠を満たし、前記溶媒を揮発させた後、１０５０
１１１’で３０分間、酸化性ＭＷ気気中加熱したところ
、シリコンの種子単結晶３０表面に酸化膜が形成される
とともに、該柚子単結晶３は二酸化シリコン粉末を介し
て基体１の溶融石英と焼結され、機械的に安定化した構
造が形成された。この段階を第１図（ｂ）に示す。
なお、本実施例における種子単結晶３の基体ｌへの接着
のだめの材料は、二酸化シリコンに限らず、シリコンで
もよく、また、その他の高温（帯溶融温度）で安定であ
り、かつ形成される単結晶薄膜中に有害な不純物を混入
せしめないものであるならば構わないことは明らかであ
る。
のだめの材料は、二酸化シリコンに限らず、シリコンで
もよく、また、その他の高温（帯溶融温度）で安定であ
り、かつ形成される単結晶薄膜中に有害な不純物を混入
せしめないものであるならば構わないことは明らかであ
る。
上記した種子単結晶のはめ込みの場合、種子単結晶３の
表面と基体１の浴融石英の表面とはほぼ同一の平面をな
すことが望ましく、両者の表面の間の段差がほぼ２μｍ
以下の礪会に、符に好結果を得ることができる。また、
両表面の１司の尚低に関しては、種子単結晶３の表面が
基体１の表面より尚い場合の方が、その逆の揚台よりも
好結果を得やすい。いずれにせよ、このような条件に合
致する種子単結晶３は、通電の公知の方法によって加工
することができる。
表面と基体１の浴融石英の表面とはほぼ同一の平面をな
すことが望ましく、両者の表面の間の段差がほぼ２μｍ
以下の礪会に、符に好結果を得ることができる。また、
両表面の１司の尚低に関しては、種子単結晶３の表面が
基体１の表面より尚い場合の方が、その逆の揚台よりも
好結果を得やすい。いずれにせよ、このような条件に合
致する種子単結晶３は、通電の公知の方法によって加工
することができる。
次に、非晶質または多結晶シリコン膜４を被着するが、
これは通常の化学的気相堆積法（ＣＶＤ法）等により行
うことができる。堆積厚さは０．５〜２μｍ程度が適当
である。広い面積にわたる良質の単結晶を得るためには
、基体１の溶融石英の表面に軟化点の異なる組成に差の
ある多１曽の８１０□膜を被着することが有効である力
へその仮Ｎは、種子単結晶３を基体１と結合する以に＋
１に行ってもよく、また、結合波非晶質または多結晶シ
リコン膜４を被着する前に行ってもよい。ただし、後者
の場合には、種子単結晶３の表面をキ負う多１曽５ｉＯ
ｚ膜の少なくとも一部をわらかしめエツチング等により
除去することによって、種子単結晶３の表面の少なくと
も一部を露出せしめ７’Ｃ後、該シリコン膜４の被着を
行うことが会費である。また、前者の場合も、該シリコ
ン膜４が種子単結晶３０表面の少なくとも一部を覆うよ
うに被着されるべきことは勿論である。
これは通常の化学的気相堆積法（ＣＶＤ法）等により行
うことができる。堆積厚さは０．５〜２μｍ程度が適当
である。広い面積にわたる良質の単結晶を得るためには
、基体１の溶融石英の表面に軟化点の異なる組成に差の
ある多１曽の８１０□膜を被着することが有効である力
へその仮Ｎは、種子単結晶３を基体１と結合する以に＋
１に行ってもよく、また、結合波非晶質または多結晶シ
リコン膜４を被着する前に行ってもよい。ただし、後者
の場合には、種子単結晶３の表面をキ負う多１曽５ｉＯ
ｚ膜の少なくとも一部をわらかしめエツチング等により
除去することによって、種子単結晶３の表面の少なくと
も一部を露出せしめ７’Ｃ後、該シリコン膜４の被着を
行うことが会費である。また、前者の場合も、該シリコ
ン膜４が種子単結晶３０表面の少なくとも一部を覆うよ
うに被着されるべきことは勿論である。
次に、ＣＶＤ法により、１〜２μｍの厚さの８１０２膜
５を被着する。この８１０ｚ膜５は、単結晶化のための
帯溶融を行う際にシリコン膜４の形状を保持することを
主たる目的とするものである。
５を被着する。この８１０ｚ膜５は、単結晶化のための
帯溶融を行う際にシリコン膜４の形状を保持することを
主たる目的とするものである。
この段階における構造を第１図（Ｃ）に示す。
非晶質または多結晶シリコン膜４の単結晶化は、レーザ
光によるものなどいくつかの方法が知られているが、例
えば次のようにして行うことができる。すなわち、アル
ゴン雰囲気中において、上記構造体を板状加熱体上に誼
き、約１１００ｔｌ；に一様に加熱するとともに、基体
１０表面と約１晒の間隔を保って設けた弾状の加熱体に
よって、基体１衣面の非晶質または多結晶シリコン膜４
の直線状の領域を融解せしめる。融解は、厳初は種子単
結晶３の一部を同時に融解せしめるように行い、しかる
後に基体１と上記揮状加熱体の相対運動により融解領域
を移動せしめることによって、柚子単結晶側から順次凝
固、単結晶化させるのである。
光によるものなどいくつかの方法が知られているが、例
えば次のようにして行うことができる。すなわち、アル
ゴン雰囲気中において、上記構造体を板状加熱体上に誼
き、約１１００ｔｌ；に一様に加熱するとともに、基体
１０表面と約１晒の間隔を保って設けた弾状の加熱体に
よって、基体１衣面の非晶質または多結晶シリコン膜４
の直線状の領域を融解せしめる。融解は、厳初は種子単
結晶３の一部を同時に融解せしめるように行い、しかる
後に基体１と上記揮状加熱体の相対運動により融解領域
を移動せしめることによって、柚子単結晶側から順次凝
固、単結晶化させるのである。
融解領域の移動速度は、はぼ１〜２喘／派が適当である
。
。
次に、第２図以下の図面によって本発明の第２の実施例
を説明する。本実施例においては、基体として溶融石英
を用いてシリコン単結晶膜を形成する別の例を示す。基
体の厚さは約１咽であってよく、特に厳しい制限はない
。基体の一生面は鏡面研磨されており、顔面に単結晶シ
リコン膜が形成される。顔面に凹部を設け、種子単結晶
を埋設し、種子単結晶の表面と基体の表面とがほぼ一平
面をなしうるようにするが、本実施例における該凹部の
形状の一例を第２図に示す。同図（ａ）は上面図である
が、本例においては、凹部を上面から見た形状は６角形
で、互いに平行な２組の辺ＡＰとＣＤ、ＢＣとＤＥ、お
よび互いに平行ではない１組の辺ＡＢとＥＦとからなる
。すなわち、長方形ＥＣＤＥと台形ＡＢＥＦとが合体し
た６角形の形状である。辺ＡＢの延長と辺ＥＦの延長と
を交点をＯとすれば、両辺のよす角／ＡＯＦはほぼ数置
ないし数十層とするのが適当でろる。ただし、凹部の形
状がこのように直線の果合によるものであることは必ず
しも必要１”ｔなく、そのことは以下の説明において明
らかにする。第２図（ｂ）は同図（ａ）に示すｓｓ’に
おける凹部の断面形状であり、上部がＦ部より狭いこと
が特徴である。
を説明する。本実施例においては、基体として溶融石英
を用いてシリコン単結晶膜を形成する別の例を示す。基
体の厚さは約１咽であってよく、特に厳しい制限はない
。基体の一生面は鏡面研磨されており、顔面に単結晶シ
リコン膜が形成される。顔面に凹部を設け、種子単結晶
を埋設し、種子単結晶の表面と基体の表面とがほぼ一平
面をなしうるようにするが、本実施例における該凹部の
形状の一例を第２図に示す。同図（ａ）は上面図である
が、本例においては、凹部を上面から見た形状は６角形
で、互いに平行な２組の辺ＡＰとＣＤ、ＢＣとＤＥ、お
よび互いに平行ではない１組の辺ＡＢとＥＦとからなる
。すなわち、長方形ＥＣＤＥと台形ＡＢＥＦとが合体し
た６角形の形状である。辺ＡＢの延長と辺ＥＦの延長と
を交点をＯとすれば、両辺のよす角／ＡＯＦはほぼ数置
ないし数十層とするのが適当でろる。ただし、凹部の形
状がこのように直線の果合によるものであることは必ず
しも必要１”ｔなく、そのことは以下の説明において明
らかにする。第２図（ｂ）は同図（ａ）に示すｓｓ’に
おける凹部の断面形状であり、上部がＦ部より狭いこと
が特徴である。
第２図の凹部に対応する種子単結晶の上面形状を第３図
（ａ）に示す。第３図（ｂ）は同図（ａ）に示すｔ−１
′における断面形状である。この形状は台形であって、
辺Ａ／Ｂ／と辺Ｅ／Ｆ／とのなす角は、前記した凹部の
対応する角／ＡＯＦに等しい。まだ、辺Ａ′Ｆ′は凹部
の辺ＡＦより長く、辺Ｂ／Ｅ ／はＢＥの距離より短い
。断面形状は嬉２図卸に示した凹部のそれとほぼ同様で
ある。ただし、辺（）ＪとＨＫとのなす角は、対応する
凹部の角より小さくないことが望ましい。厚さはほぼ凹
部の深さに等しい。
（ａ）に示す。第３図（ｂ）は同図（ａ）に示すｔ−１
′における断面形状である。この形状は台形であって、
辺Ａ／Ｂ／と辺Ｅ／Ｆ／とのなす角は、前記した凹部の
対応する角／ＡＯＦに等しい。まだ、辺Ａ′Ｆ′は凹部
の辺ＡＦより長く、辺Ｂ／Ｅ ／はＢＥの距離より短い
。断面形状は嬉２図卸に示した凹部のそれとほぼ同様で
ある。ただし、辺（）ＪとＨＫとのなす角は、対応する
凹部の角より小さくないことが望ましい。厚さはほぼ凹
部の深さに等しい。
さて、第３図に示した種子単結晶は第２図に示した凹部
にはめ込まれる。すなわち、種子単結晶がその各辺が凹
部の各辺と向きが対応するように凹部の辺ＣＤ側に置か
れた後、辺ＡＦの方向に移動させることによって１．種
子単結晶の辺Ａ／Ｂ／およびＥ／ 、 Ｆ ／がそれぞ
れ凹部の対応する辺ＡＢおよびＥＦの一部と合致するこ
とができる。この状態で、種子単結晶は通常の摩擦作用
によって、十分に凹部に固定される。この状態の上面図
および断面図をそれぞれ第４図（ａ）、 （ｂ）に示す
。同面では、種子単結晶の表面が基体の表面よりやや高
い例を示しているが、本例はこの高さの関係が逆の場合
より望ましく、図に示すように断面における側面の角度
が十分に大きい場合には、数μｍ程度の差は許容しうる
。
にはめ込まれる。すなわち、種子単結晶がその各辺が凹
部の各辺と向きが対応するように凹部の辺ＣＤ側に置か
れた後、辺ＡＦの方向に移動させることによって１．種
子単結晶の辺Ａ／Ｂ／およびＥ／ 、 Ｆ ／がそれぞ
れ凹部の対応する辺ＡＢおよびＥＦの一部と合致するこ
とができる。この状態で、種子単結晶は通常の摩擦作用
によって、十分に凹部に固定される。この状態の上面図
および断面図をそれぞれ第４図（ａ）、 （ｂ）に示す
。同面では、種子単結晶の表面が基体の表面よりやや高
い例を示しているが、本例はこの高さの関係が逆の場合
より望ましく、図に示すように断面における側面の角度
が十分に大きい場合には、数μｍ程度の差は許容しうる
。
次に、第１の実施例と同様に、非晶質または多結晶シリ
コン薄膜の被着等の工程を行う。第１の実施例において
は、該シリコン膜の被着は、種子単結晶底面全域を含め
基体の表面全域に行った。
コン薄膜の被着等の工程を行う。第１の実施例において
は、該シリコン膜の被着は、種子単結晶底面全域を含め
基体の表面全域に行った。
本例においても勿論それは可能であるが、ここでは、望
ましいもう一つの方法を第５図によって説明する。それ
は、同図（ａ）に示すように、種子準結晶部分において
は比教的幅の狭い頭載に該シリコン薄膜を被層し、柚子
単結晶からやや離れた部分から幅を広げる形のパターン
とする方法でおる。
ましいもう一つの方法を第５図によって説明する。それ
は、同図（ａ）に示すように、種子準結晶部分において
は比教的幅の狭い頭載に該シリコン薄膜を被層し、柚子
単結晶からやや離れた部分から幅を広げる形のパターン
とする方法でおる。
この方法によって、種子単結晶の存在しとい凹部の角に
おける偶発的核発生による、単結晶化されるべき薄膜の
多結晶化の可能性を除去し、工程の安定性の向上を図る
ことができる。第５図（ｂ）は、シリコン膜被着後さら
にＳ １０２膜を被着した後の断面構造を示したもので
ある。
おける偶発的核発生による、単結晶化されるべき薄膜の
多結晶化の可能性を除去し、工程の安定性の向上を図る
ことができる。第５図（ｂ）は、シリコン膜被着後さら
にＳ １０２膜を被着した後の断面構造を示したもので
ある。
次に、非晶質または多結晶シリコン膜の単結晶化を行う
が、単結晶化の工程は、第１の実施例と同様に行うこと
ができる。
が、単結晶化の工程は、第１の実施例と同様に行うこと
ができる。
以上の実施例の説明はシリコンの場合について行ったが
、本発明の方法は、シリコンを種子単結晶としたシリコ
ン薄膜の単結晶化にのみ通用されるものでないことは勿
論である。さらに、本方法は、異種物置を種子単結晶と
する場合においても、特に種子単結晶物質の融点が単結
晶される物質の融点に比較して高い場合に有効に用いる
ことができる。基体上の薄Ｍを帯溶融法により単結晶化
する場合、必要な温度勾配を横方向に形成するために浴
融帯の幅を狭くしなければならないなどの理由により、
帯溶融のための加熱を基体狭面側から行うが、従来技術
のように種子単結晶が薄膜に対して基体と反対側にある
場合には、柚子単結晶の温度が薄膜の温度とほぼ等しい
かそれ以上となる。
、本発明の方法は、シリコンを種子単結晶としたシリコ
ン薄膜の単結晶化にのみ通用されるものでないことは勿
論である。さらに、本方法は、異種物置を種子単結晶と
する場合においても、特に種子単結晶物質の融点が単結
晶される物質の融点に比較して高い場合に有効に用いる
ことができる。基体上の薄Ｍを帯溶融法により単結晶化
する場合、必要な温度勾配を横方向に形成するために浴
融帯の幅を狭くしなければならないなどの理由により、
帯溶融のための加熱を基体狭面側から行うが、従来技術
のように種子単結晶が薄膜に対して基体と反対側にある
場合には、柚子単結晶の温度が薄膜の温度とほぼ等しい
かそれ以上となる。
このとき、薄膜物質の融点が低い場合には、浴融帯の移
動後も種子単結晶の温度低下が十分でなく、種子として
の作用が不十分となるのに対し、本発明によれば、その
ような望ましくない効果は小さく、良好な結晶成長を行
わせることができる。このような例として、シリコンを
種子単結晶とするゲルマニウム単結晶薄膜の形成をあげ
る。本実施例は、構造的には前記第２の実施例のものを
用い、加熱は前記２つの実施例と同様の方法によったの
で、改めて詳述することはいたずらに重複をまねくので
行わないが、このような方法で非晶質基体上にシリコン
単結晶’ｌ子とするゲルマニウム単結晶薄膜の形成が可
能であった。また、本実施例をゲルマニウム単結晶を種
子とする場合に比較すると、種子づけ時の温度制飢がよ
り容易であった。
動後も種子単結晶の温度低下が十分でなく、種子として
の作用が不十分となるのに対し、本発明によれば、その
ような望ましくない効果は小さく、良好な結晶成長を行
わせることができる。このような例として、シリコンを
種子単結晶とするゲルマニウム単結晶薄膜の形成をあげ
る。本実施例は、構造的には前記第２の実施例のものを
用い、加熱は前記２つの実施例と同様の方法によったの
で、改めて詳述することはいたずらに重複をまねくので
行わないが、このような方法で非晶質基体上にシリコン
単結晶’ｌ子とするゲルマニウム単結晶薄膜の形成が可
能であった。また、本実施例をゲルマニウム単結晶を種
子とする場合に比較すると、種子づけ時の温度制飢がよ
り容易であった。
この理由は、シリコンを種子とする場合には種子全体が
溶融してしまう恐れがないことによる。
溶融してしまう恐れがないことによる。
一般に通常のシリコン弐面上へのゲルマニウムのベテロ
・エピタキシャル成長においては、格子定数の差が大き
いためにゲルマニウム層の結晶性は不十分であり、本実
施例においても、柚子シリコン単結晶上の部分における
ゲルマニウム層の結晶性は不十分であった。しかしなが
ら、第５図に示したような方法を用いると、第５図（ａ
）における単結晶化される薄膜の狭隘部分においてシリ
コンとゲルマニウムの結晶格子の不整合によって生じた
結晶欠陥は結晶の表面に逃げ、欠陥密度が低下する現象
が生じ、薄膜の主要部分における結晶欠陥密度をはるか
に低いものとすることが可能となることが判った。同様
な効果は、サファイアを種子単結晶とするシリコン薄膜
の単結晶化においても確めることができた。
・エピタキシャル成長においては、格子定数の差が大き
いためにゲルマニウム層の結晶性は不十分であり、本実
施例においても、柚子シリコン単結晶上の部分における
ゲルマニウム層の結晶性は不十分であった。しかしなが
ら、第５図に示したような方法を用いると、第５図（ａ
）における単結晶化される薄膜の狭隘部分においてシリ
コンとゲルマニウムの結晶格子の不整合によって生じた
結晶欠陥は結晶の表面に逃げ、欠陥密度が低下する現象
が生じ、薄膜の主要部分における結晶欠陥密度をはるか
に低いものとすることが可能となることが判った。同様
な効果は、サファイアを種子単結晶とするシリコン薄膜
の単結晶化においても確めることができた。
このように、本発明は、単結晶化する薄膜と同一物質を
種子単結晶とする場合にとどまらず、広い範囲の非晶質
基体上の単結晶博膜形成に有効である。
種子単結晶とする場合にとどまらず、広い範囲の非晶質
基体上の単結晶博膜形成に有効である。
以上説明したように、本発明によれば、非晶質基体上に
単結晶半導体薄膜を形成する除に、該薄膜の基体側に種
子単結晶を設けて該薄膜の単結晶化を行うことにより、
正確に方位を制御した単結晶薄膜を安定かつ簡便に形成
しうるので、膜自体の製造における歩留りおよび膜形成
スループットの向上ができるほか、該薄膜中に形成され
る素子特性が安定するなど、経済的、技術的に大きな効
果がもたらせられる。
単結晶半導体薄膜を形成する除に、該薄膜の基体側に種
子単結晶を設けて該薄膜の単結晶化を行うことにより、
正確に方位を制御した単結晶薄膜を安定かつ簡便に形成
しうるので、膜自体の製造における歩留りおよび膜形成
スループットの向上ができるほか、該薄膜中に形成され
る素子特性が安定するなど、経済的、技術的に大きな効
果がもたらせられる。
第１図（ａ） 、 （ｂ） 、 （Ｃ）は本発明の第１
の実施例におけるそれぞれ凹部形成後、種子単結晶取り
付は後、単結晶化工程直前の基体断面図、第２図（ａ）
は本発明の第２の実施例における基体凹部を示す上面図
、第２図（ｂ）は同図（ａ）のｓ −ｓ ’部所面図、
第３図（ａ）は該第２の実施例における種子単結晶を示
す上面図、第３図（ｂ）は同図（ａ）のｔ−ｔ’部部面
面図第４図（ａ）は該第２の実施例における柚子単結晶
取り付は後の基体を示す上面図、第４図（ｂ）は同図（
ａ）のＵ−ｕ′部断面図、ｇ５図（ａ）、 （ｂ）は第
２の実施例の変形例における単結晶化直前の基体を示す
それぞれ上面図および断面図である。 １・・・基体、２・・・凹部、３・・・種子単結晶、４
・・・非晶質または多結晶薄膜、訃・・５ｉ０２膜。 葛 １ 図 （１） （Ｃ） ＺＺ図 （′）（１−） 第 ３ 図 （（Ｌ） （ＩＬ）
の実施例におけるそれぞれ凹部形成後、種子単結晶取り
付は後、単結晶化工程直前の基体断面図、第２図（ａ）
は本発明の第２の実施例における基体凹部を示す上面図
、第２図（ｂ）は同図（ａ）のｓ −ｓ ’部所面図、
第３図（ａ）は該第２の実施例における種子単結晶を示
す上面図、第３図（ｂ）は同図（ａ）のｔ−ｔ’部部面
面図第４図（ａ）は該第２の実施例における柚子単結晶
取り付は後の基体を示す上面図、第４図（ｂ）は同図（
ａ）のＵ−ｕ′部断面図、ｇ５図（ａ）、 （ｂ）は第
２の実施例の変形例における単結晶化直前の基体を示す
それぞれ上面図および断面図である。 １・・・基体、２・・・凹部、３・・・種子単結晶、４
・・・非晶質または多結晶薄膜、訃・・５ｉ０２膜。 葛 １ 図 （１） （Ｃ） ＺＺ図 （′）（１−） 第 ３ 図 （（Ｌ） （ＩＬ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、非晶質基体の表面に形成した非晶質または多結晶半
導体薄膜を種子単結晶を用いて帯溶融的に単結晶化して
単結晶薄膜を形成する方法であって、半導体薄膜に対応
する基体の一部に柚子単結晶を固足し、該種子単結晶を
該薄膜の基体側に配置して該薄膜の単結晶化を行うこと
を特徴とする単結晶薄膜の形成方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の単結晶薄膜の形成方
法において、基体の主表面の一部に凹部を設け、該凹部
の少なくとも一部に種子単結晶を埋設し、該種子単結晶
を接着材料を用いて該基体に固定したことを特徴とする
単結晶薄膜の形成方法。 ３、％許請求の範囲第１項に記載の単結晶薄膜の形成方
法において、基体の主表面の一部に凹部を設け、該凹部
の少なくとも一部に種子単結晶を埋設し、該種子単結晶
を機祢的手段により該基体に固定したことを特徴とする
単結晶薄膜の形成方法。 ４、特許請求の範囲第１項に記載の単結晶薄膜の形成方
法において、種子単結晶が、形成されるべき単結晶薄膜
と同一材料のものであることを特徴とする単結晶薄膜の
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57223816A JPS59114813A (ja) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | 単結晶薄膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57223816A JPS59114813A (ja) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | 単結晶薄膜の形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59114813A true JPS59114813A (ja) | 1984-07-03 |
Family
ID=16804165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57223816A Pending JPS59114813A (ja) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | 単結晶薄膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59114813A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004158780A (ja) * | 2002-11-08 | 2004-06-03 | Seiko Epson Corp | 半導体薄膜の製造方法、半導体装置の製造方法及び半導体装置、薄膜トランジスタの製造方法及び薄膜トランジスタ、集積回路、電気光学装置、電子機器 |
-
1982
- 1982-12-22 JP JP57223816A patent/JPS59114813A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004158780A (ja) * | 2002-11-08 | 2004-06-03 | Seiko Epson Corp | 半導体薄膜の製造方法、半導体装置の製造方法及び半導体装置、薄膜トランジスタの製造方法及び薄膜トランジスタ、集積回路、電気光学装置、電子機器 |
| JP4655448B2 (ja) * | 2002-11-08 | 2011-03-23 | セイコーエプソン株式会社 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
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