JPS5993000A - 単結晶薄膜製造用基板 - Google Patents

単結晶薄膜製造用基板

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JPS5993000A
JPS5993000A JP57202298A JP20229882A JPS5993000A JP S5993000 A JPS5993000 A JP S5993000A JP 57202298 A JP57202298 A JP 57202298A JP 20229882 A JP20229882 A JP 20229882A JP S5993000 A JPS5993000 A JP S5993000A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、単結晶薄膜を製造するための新規な基板に関
する。
大面積の薄膜および薄板状単結晶は、太陽電池はじめイ
メージングセンサ、超大規模集積回路およびエレクトロ
ルミネッセンス表示のために必要となっている。現在、
電子回路素子および表示用材料として使用されている半
導体や誘電体は、種結晶よシ３次元的に成長させた大き
な単結晶を。
一旦成長し、これを機械加工によって薄板状にして使用
に供されている。しかしながら、たとえば電子回路素子
として広く使用されているＳｉ結晶を例にとれば、基板
上のトランジスタやダイオードなどの機能素子は、表面
よりわずか１０〜２０μｍの場所に設置され、実際の基
板厚さは、その加工工程の都合から３００〜４００μｍ
の厚さとなっている。すなわち高価な単結晶基板の厚さ
の９５％以上が単なる支持としての用途に用いられ、機
能素子の部分は、わずか５％未満の厚さである。
本発明は、大面積で高純度な増結晶を、機能素子などに
必要な厚さだけ成長させるための基板を提供することを
目的とする。
以下に本発明の一実施例を説明する。本発明に従う単結
晶薄膜を製造するだめの基板を実現するために、まず従
来の方法によって（１００）面を有するシリコン単結晶
ウェハを用意する。次いで（１００）面を有するウニ、
ハを選択的にエツチングし、エツチング速度が遅いへき
開面である（１１１）面を有する第１図に示される原板
１を製造する。この原板１のピラミッド状の各面は、全
て（１１１）面である。このような選択的なエツチング
を行々うだめのエツチング液は、例えば、ヒドラジンノ
・イドロエイトであっても良く、ＮａＯＨであっても良
＜、ＫＯＨであっても良く、エチレンジアミンとピロカ
テコールとの混合物であっても良く、その他の組成を有
しても良い。　　゛ 第１図に示される原板１の（１１１）面を有する表面に
軟質状態にある材料を押し当てて、第２図に示される基
板２を得る。この基板２を硬化して、基板２を完成する
。このような基板２を、必要な面積を得るために複数枚
隣接して並べることによって、大きな面積を有する（ｌ
ｌｉ）面を有する基板を得ることができる。
第３図は、第２図の基板２の凹所を示す簡略化した図で
ある。この四角錐状の凹所を形成する四つの各面は（１
１１）面であり、その頂点は鋭い。
第２図に示される基板２上に半導体や誘電体を必要な厚
みだけ結晶させることによって、単結晶薄膜を得ること
ができる。この際の結晶物質の堆積法は、蒸着、化学反
応成長法（ＣＶＤ）、分子線および原子線エビタクシ−
などの気相成長法でもよく、まだ融液成長や溶液成長法
などのいわゆる液相成長法を用いることができる。基板
２の材料として必要な条件は、（ａ）基板２上への単結
晶の形成時における高温度、例えば５００°Ｃ〜１００
０℃に耐える材料であること、（ｂ）軟質状態で単結晶
表面に押し当てた後に硬化しても、その硬化時に変形せ
ず、しかも基板２としての取り扱い上十分な強度を有す
ること、（ｃ）結晶面である（１１１）面であるピラミ
ッドの形が正確に転写してレプリカすることができ、歪
みを生じないこと。および（ｄ）安価であること。が必
要である。
このような基板２の材料としては、例えばセラミクスや
グラファイトなどが好適する。セラミクスとしては、例
えばアルミナＡＩ！２ｏ３を主成分とするセラミクスで
あっても良く、窒化ボロンＢＮを主成分とするセラミク
スであっても良く、ＳｉＣを主成分とするセラミクスで
あっても良く、また金属であっても良い。さらに、この
ような基板２の材料としてはガラスなどであっても良い
。
金属製の基板２け１次のようにして製造される。
第４図を参照して、原板３上に金属を蒸着して蒸着層４
を、第４図＋１＋のように形成する。この蒸着層４は１
例えばすすや亜鉛である。次に、第４図（２）で示され
るように蒸着層４を電極としてメッキを行ない、メッキ
層５を形成する。このメッキ層５は１例えばニッケルな
どであっても良い。そこで、第４図（３）に示されるよ
うにメッキ層５はろう６によって基台７上にろうづけす
る。ろう６としては、例えば金や銀などのように、その
後の単結晶形成時の温度に耐える融点の高い材料である
。
基台７は１例えばステンレス鋼などであっても良い。こ
のようにして蒸着層４およびメッキ層５には、原板３０
表面に形成されている（１１１）面が転写されることに
なる。そこで第４図（３）に示されている半製品を、蒸
着層４を選択的に溶融する溶融液に浸漬しする。これに
よって蒸着層４が溶融し、第４図（４）に示されるよう
に、メッキ層５とろう６と基台７とから成る基板８が得
られる。溶融液としては、例えば蒸着層４がすすである
ときには、塩酸である。
セラミクスやグラファイトやガラスに代えて用いられる
金属としては、例えばステンレス鋼、モリブデン、タン
グステン、白金などである。
このようにしてメッキ層５の表面５ａには、原板３の表
面に形成された（１１１）面が転写されて、レプリカさ
れる。このメッキ層５の表面５ａに、半導体や誘電体を
結晶させることによって単結晶薄膜を得ることができる
。
蒸着層４は、金々どであっても良い。蒸着層４を省略し
て、原板３上にメッキ層５を形成しても良い。原板３と
、その結晶面に蒸着またはメッキして得られるレプリカ
である基板とけ、原板３との熱膨張率が異なり、この熱
膨張率の違いを利用して原板３から基板８を取シ外すよ
うにしても良い。
原板１，３を用いて多数の基板２，８を製造すると、原
板が変形、破壊、摩耗などしてくる。原板１，３を製造
することは手間がかかり、したがって基板２．８の生産
性が悪くなる結果となる。
この問題を解決するために、本発明に従えば次のように
して生産性を高めることができる。
第５図＋１）を参照して、シリコン単結晶である原板９
の表面には（１１１）面が形成されている。この原板９
の表面に熱硬化性樹脂、例えばエポキシ樹脂などを軟質
状態で押し当てて第１の基板１０を製造する。この第１
基板１０の表面１０ａは、（１１１）面を有する。そこ
でこの第１基板１０を硬化する。次に第５図（２）で示
されるように第１基板１０の（１１１）面を有する表面
１０ａ上に軟質状態にある熱硬化性樹脂を押し当てて、
第２の基板１１を作る。次いでこの第２基板１１を硬化
する。このようにして第２基板１１には、原板１０と同
一の形状を有する表面が転写して得られる。
次に第５図（３）に示されるように、第２基板１１ａ上
に単結晶形成のための条件（ａ）〜（ｄ）を備えだ材料
から成る軟質状態の第３基板１２を押し当てる。
このようにして得られた軟質基板１２を硬化して、第５
図（４）で示される第３基板１２を得る。第３基板１２
は１例えば前述のようにセラミクスやグラファイトやガ
ラスであっても良く、また第２基板１１の単結晶表面に
蒸着またはメッキし、その後第２基板１１を加熱によっ
てまたは薬品などによって除去して製造しても良い。こ
のようにすれば。
結晶が形成される第３基板１２は、第２基板１１を共通
に用いて、多数枚製造することができ、この共通に用い
られる第２基板１１が摩滅、摩耗、変形、破壊などした
ときには、第１基板１０をもとに再び多数製造すること
ができる。また、第１原板１０が使用に耐えなくなった
ときに初めて、原板９から原板１０を製造すれば良い。
このようにして原板９からのレプリカである第１基板１
０の製造回数を減よすことができ、したがって原板９の
製造回数を減らすことができ、生産性の向上を図ること
ができる。
本発明に従えば、第２基板１，１１を、熱硬化性樹脂に
代えてセラミクス、グラファイト、ガラスおよび金属な
どの材料によって製造し、この第２基板１１上に単結晶
を形成するようにしても良い。
このようにして得られた基板２，８，１０，１１．１２
（これらを総括して参照符１４で以下に示す）を隣接し
て一平面上に並べて大面積の単結晶薄膜を形成する代わ
りに、これらの基板１４を第６図に示すように大きな直
円筒状ドラム１３の表面に貼着けて固定し、支持ドラム
１５との間にドラム１３．１５が回転しているときに軟
質状態の材料１６を挾み込み、これによって基板１４の
表面に形成されている（１１１）面を材料１６上に転写
して、この材料１６を基板として用いても良い。
基板１４に代えてシリコン単結晶であっても良い。シリ
コン単結晶の（１１１）面を有するピラミッド構造はそ
の高さが１例えば約１μｍ程度であシ、したがってドラ
ム１３上に貼着けられる基板１４の外形は例えば１ｍの
直径を有することによって（１１１）面の変形を無視す
ることができる範囲に抑えられる。
基板１，９としては上述の実施例ではシリコンなどが用
いられたけれども、その他の結晶、例えば水晶などであ
っても良い。
第２図に示される基板８、および第５図に示される第３
基板１２は、原板１，３．９のピラミッド構造の転写で
あるので、その（１１１）面から成る凹所を有する。こ
のような基板２，８．１２の凹所底部は尖鋭であるので
、結晶が原板１，３゜９に比べて成長し易いという優れ
た効果が発揮される。またこれらの基板２，３，１０，
１１．１２として優れた電気絶縁性を有する材料によっ
て実現したとき、それらの基板２，８，１０，１１゜１
２上に形成きれる誘電体結晶を用いた集積回路の機能素
子間の電気的絶縁を向上することができ、高密度集積化
が一層容易になる。またこのような基板２，８，１０，
１１．１２の材料として熱伝導性の良好な材料を用いた
ときには、その上に形成される半導体や誘電体を用いた
集積回路などの熱放散を良好に行なうことができる。ま
たこれらの基板２，８，１０，１１．１２が金属製であ
るときには、電極としてそのまま用いることができ。
接触抵抗をなくすことができる。またこれらの基板２，
８，１０，１１．１２の材料として安価な物を用いて単
結晶を必要な厚みだけ形成することによって、極めて安
価な集積回路などを実現することができる。このような
レプリカされた基板上への結晶はたとえばＧａ　Ａｓｈ
　　Ｉｎ　Ｓｂ　　などの半導体をはじめ、ＰｂＴｉＯ
３やＰ　Ｌ　７．　Ｔなどの５’Ｊｉ＠電体などの誘電
体であってもよい。
本発明のさらに他の実施例として、単結晶へき開表面の
レプリカである第１基板を合成樹脂などの材料で作り、
その第１基板の表面に蒸着やメッキなどによって金属な
どの材料で第１基板のレプリカである第２基板を作り、
その後に第１基板を溶剤で洗い流す。
以上のように本発明によれば、単結晶のへき開表面のレ
プリカである基板上に単結晶薄膜を形成するようにした
ので、大面積の単結晶薄膜を生産することができるよう
になシ、これにより１人面積の単結晶薄膜が必要とされ
ている極めて大きな電子技術の各分野において広範囲に
実施されることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は１本発明の一実施例の基板２を製造するために
用いられる原板１の斜視図、第２図は本発明の一実施例
の基板１の斜視図、第３図は第２図に示される基板２の
一つの凹所を示す簡略化した図、第４図は本発明の他の
実施例の製造方法を示す断面図、第５図は本発明のさら
に他の実施例の製造方法を示す断面図、第６図は本発明
の他の実施例の製造方法を示す側面図である。 １．３．９・・・原板、２，８，１０，１１，１２゜１
４・・・基板 代理人　　　弁理士　西教圭一部 第１図 第２図 第４図 （１）　　　　　　　　　　　　（２）（３）　　　　
　　　　　　　　（４）第５図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 （１１単結晶へき開表面のレプリカであることを特徴と
    する単結晶薄膜製造用基板。 （２）前記レプリカは、軟質状態で単結晶のへき開表面
    に押し当て、その後に、硬化して成ることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の単結晶薄膜製造用基板。 （３）前記レプリカは、単結晶のへき開表面を蒸着また
    はメンキした後に単結晶のへき開表面から取シ外して成
    ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の単結晶
    薄膜製造用基板。
JP57202298A 1982-11-17 1982-11-17 単結晶薄膜製造用基板 Granted JPS5993000A (ja)

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JP57202298A JPS5993000A (ja) 1982-11-17 1982-11-17 単結晶薄膜製造用基板
DE8383306543T DE3371801D1 (en) 1982-11-17 1983-10-27 A substrate for manufacturing single crystal thin films
EP83306543A EP0113954B1 (en) 1982-11-17 1983-10-27 A substrate for manufacturing single crystal thin films
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US06/862,199 US4717630A (en) 1982-11-17 1986-05-09 Substrate for manufacturing single crystal thin films
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