JPS6046074B2 - 半導体結晶成長方法 - Google Patents
半導体結晶成長方法Info
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- JPS6046074B2 JPS6046074B2 JP56102094A JP10209481A JPS6046074B2 JP S6046074 B2 JPS6046074 B2 JP S6046074B2 JP 56102094 A JP56102094 A JP 56102094A JP 10209481 A JP10209481 A JP 10209481A JP S6046074 B2 JPS6046074 B2 JP S6046074B2
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- amorphous
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- semiconductor crystal
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-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
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体結晶成長方法、詳しくは、非晶質体上
に半導体結晶を良好に成長させる方法に関するものてあ
る。
に半導体結晶を良好に成長させる方法に関するものてあ
る。
現在、非結晶または多結晶Ｓｉを結晶Ｓｉ基板上に形
成し、この基板を種結晶として、前記非結晶または多結
晶Ｓｉを単結晶化させる種々の技術が検討されている。
成し、この基板を種結晶として、前記非結晶または多結
晶Ｓｉを単結晶化させる種々の技術が検討されている。
このような技術により、絶縁膜上まで良質の単結晶Ｓｉ
が形成できるようになれば、従来の多結晶膜を単結晶化
することにより、電極、配線の低抵抗化が実現し、さら
にはＬＳＩの多層化も可能となる。しかるに、この方法
では基本的には、結晶基板からのエピタキシャル成長を
用いているので、基板が非晶質体の場合には適用不可能
である。すなわちＳｉ０。やガラス等の非晶質体で あ
る基板、もしくはＳｊ等結晶の表面全体が５１０２やＳ
１。Ｎ。等結縁膜ておおわれている場合には上記技術は
適用出来ない。実用的にはかかる非晶質体上に結晶Ｓｉ
が成長可能になれば、半導体デバイスの機能は上記ＬＳ
Ｉの多層化を含めて大幅に広がる。 第１図はかかる要
求を満足すべく開発された非晶質体上への結晶５１成長
技術を示す模式図であ り、同図中、１は５１００等非
晶質基板、２は非晶質Ｓｉ膜、３はビーム、４はレンズ
、矢印はビーム掃引方向を示す。非晶質基板１上の非晶
質膜２を結晶化するには、ＮレーザやＹＡＧレーザ等の
ビーム３をレンズ４でビーム径Ｗに絞つた状態で、非晶
質５１膜２の表面を矢印方向に掃引する。かくして、非
晶質膜２はビーム３から熱エネルギーを吸収して幅Ｗを
持つビーム掃引方向に、長い結晶化領域５を形成する。
Ｗの大きさはビーム３の収束の程度で決定され、通常は
数百μｍから数＝である。ビーム３としてはレーザの他
に電子ビームても適用可能てある。ノ 上記方法の欠点
は結晶の幅がＷの大きさで決定され、相互にとなり合う
幅Ｗを有する結晶の間に結晶粒界が生じ、基板１の表面
全体にわたる単結晶膜を実現できないことである。
が形成できるようになれば、従来の多結晶膜を単結晶化
することにより、電極、配線の低抵抗化が実現し、さら
にはＬＳＩの多層化も可能となる。しかるに、この方法
では基本的には、結晶基板からのエピタキシャル成長を
用いているので、基板が非晶質体の場合には適用不可能
である。すなわちＳｉ０。やガラス等の非晶質体で あ
る基板、もしくはＳｊ等結晶の表面全体が５１０２やＳ
１。Ｎ。等結縁膜ておおわれている場合には上記技術は
適用出来ない。実用的にはかかる非晶質体上に結晶Ｓｉ
が成長可能になれば、半導体デバイスの機能は上記ＬＳ
Ｉの多層化を含めて大幅に広がる。 第１図はかかる要
求を満足すべく開発された非晶質体上への結晶５１成長
技術を示す模式図であ り、同図中、１は５１００等非
晶質基板、２は非晶質Ｓｉ膜、３はビーム、４はレンズ
、矢印はビーム掃引方向を示す。非晶質基板１上の非晶
質膜２を結晶化するには、ＮレーザやＹＡＧレーザ等の
ビーム３をレンズ４でビーム径Ｗに絞つた状態で、非晶
質５１膜２の表面を矢印方向に掃引する。かくして、非
晶質膜２はビーム３から熱エネルギーを吸収して幅Ｗを
持つビーム掃引方向に、長い結晶化領域５を形成する。
Ｗの大きさはビーム３の収束の程度で決定され、通常は
数百μｍから数＝である。ビーム３としてはレーザの他
に電子ビームても適用可能てある。ノ 上記方法の欠点
は結晶の幅がＷの大きさで決定され、相互にとなり合う
幅Ｗを有する結晶の間に結晶粒界が生じ、基板１の表面
全体にわたる単結晶膜を実現できないことである。
本発明はこのような欠点を除去することを目的とするも
のてあり、詳しくは、非晶質体上に半導体結晶を、結晶
粒界を生じしめることなく成長させる方法を提供するこ
とを目的とするものてある。
のてあり、詳しくは、非晶質体上に半導体結晶を、結晶
粒界を生じしめることなく成長させる方法を提供するこ
とを目的とするものてある。
したがつて、本発明による半導体結晶成長方法は、非晶
質体上の一部に島状半導体結晶領域を形成し、次いでこ
の島状半導体結晶を種結晶として前記非晶質体上に半導
体結晶をエピタキシャル成長せしめることを特徴とする
ものである。
質体上の一部に島状半導体結晶領域を形成し、次いでこ
の島状半導体結晶を種結晶として前記非晶質体上に半導
体結晶をエピタキシャル成長せしめることを特徴とする
ものである。
本発明による半導体結晶成長方法によれば、非晶質体上
の一部に島状半導体結晶領域を形成せしめ、これを核と
して、エピタキシャル成長により半導体結晶を成長せし
めるので、従来のように、ビーム幅Ｗの川状半導体結晶
領域５の集積ではなく均一に結晶が形成される。
の一部に島状半導体結晶領域を形成せしめ、これを核と
して、エピタキシャル成長により半導体結晶を成長せし
めるので、従来のように、ビーム幅Ｗの川状半導体結晶
領域５の集積ではなく均一に結晶が形成される。
このため結晶粒界のない良好な半導体結晶を成長させう
ると言う利点がある。本発明を更に詳しく説明する。
ると言う利点がある。本発明を更に詳しく説明する。
本発明によれば、まず非晶質体上の一部に島状半導体結
晶領域を形成する。
晶領域を形成する。
非晶質体は、本発明において基本的に限定されるもので
はない。たとえば、ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ，などであるこ
とができる。またその形態も限定されるものてはなく、
たとえば非晶質体基板上、あるいはＳｌ結晶などの基板
上に形成された非晶質膜であることもできる。この非晶
質体上に島状半導体結晶領域を形成させる方法は特に限
定されない。
はない。たとえば、ＳｉＯ２，Ｓｉ３Ｎ，などであるこ
とができる。またその形態も限定されるものてはなく、
たとえば非晶質体基板上、あるいはＳｌ結晶などの基板
上に形成された非晶質膜であることもできる。この非晶
質体上に島状半導体結晶領域を形成させる方法は特に限
定されない。
たとえば、非晶質．基板ないし膜上に、非晶質Ｓ１層等
の非晶質体を形成せしめ、ホトエッチング等により島状
に成形した後、レーザないし電子ビームを集束し、島状
の長さ方向に掃引し、結晶化させることにより形成させ
ることができる。この場合、島状結晶領域の＝幅Ｗ″は
５μｍ〜５０μｍであるのが実験の結果明らかとなつた
。幅Ｗ″が５μｍより小さいと、エピタキシャル成長の
種結晶として不充分であり、一方５０ｐｒｒＬより大き
い幅であると、多結晶の可能性が増加するからである。
半導体結晶の種類は基本的に限定されるものではない。
の非晶質体を形成せしめ、ホトエッチング等により島状
に成形した後、レーザないし電子ビームを集束し、島状
の長さ方向に掃引し、結晶化させることにより形成させ
ることができる。この場合、島状結晶領域の＝幅Ｗ″は
５μｍ〜５０μｍであるのが実験の結果明らかとなつた
。幅Ｗ″が５μｍより小さいと、エピタキシャル成長の
種結晶として不充分であり、一方５０ｐｒｒＬより大き
い幅であると、多結晶の可能性が増加するからである。
半導体結晶の種類は基本的に限定されるものではない。
たとえば、Ｓｉ．．Ｇｅなど、さらにはＧａＡｓのよう
な■一■族化合物半導体等であることができる。このよ
うな島状種結晶を形成させた後、通常の方法によりエピ
タキシャル成長させて、非晶質体上に結晶を成長させる
。
な■一■族化合物半導体等であることができる。このよ
うな島状種結晶を形成させた後、通常の方法によりエピ
タキシャル成長させて、非晶質体上に結晶を成長させる
。
次に本発明の実施例について説明する。
実施例
第２図は本発明による半導体結晶成長法により、島状非
晶質体を結晶化する工程を示す斜視図であり、第３図は
本発明による方法を模式的に示す工程図（第２図の破線
ａに沿つた断面図）であ）る。
晶質体を結晶化する工程を示す斜視図であり、第３図は
本発明による方法を模式的に示す工程図（第２図の破線
ａに沿つた断面図）であ）る。
図中２１は基板（非晶質体）、２２は電子ビームもしく
はレーザ、２３はレンズ、２４は島状非晶質体、２４″
は種結晶、２５はエピタキシャル成長により成長した半
導体結晶てある。このような第２図、第３図に示す方法
によりＳｉ単結晶を非晶質基板２１上に成長させた。
はレーザ、２３はレンズ、２４は島状非晶質体、２４″
は種結晶、２５はエピタキシャル成長により成長した半
導体結晶てある。このような第２図、第３図に示す方法
によりＳｉ単結晶を非晶質基板２１上に成長させた。
まず、非晶質基板２１にＳｉＨ４ガスのプラズマ分解法
により、非晶質Ｓｊ層２４を形成し、ホトエッチングに
より成形しした後、レーザもしくは電子ビーム２２をレ
ンズ２３により集束し、島状非晶質体２４の長さ方向（
図中、矢印方向）に掃引し、単結晶２４″を得た。
により、非晶質Ｓｊ層２４を形成し、ホトエッチングに
より成形しした後、レーザもしくは電子ビーム２２をレ
ンズ２３により集束し、島状非晶質体２４の長さ方向（
図中、矢印方向）に掃引し、単結晶２４″を得た。
次いで、このように島状に形成された種結晶２４″を有
する基板２１をＳｉＨ４ガスの熱分解装置内に設置し、
基板１の温度を９０００Ｃ〜１１００℃に保持した。
する基板２１をＳｉＨ４ガスの熱分解装置内に設置し、
基板１の温度を９０００Ｃ〜１１００℃に保持した。
すると、種である単結晶２Ｃの周囲にエピタキシャル結
晶層２５が成長し始めた（第３図ａ）。この際種である
結晶２『と基板２１は同一温度であるために基板２１の
表面でもＳｌＨ４の熱分解が進行するが、種結晶２Ｃの
表面でのエピタキシャル成長が結晶成長を律速するので
、種結晶２４″を中心にしてＳｌＯ２基板２１の表面全
体にわたつて、第３図ｂ１第３図ｃに示すように、Ｓｉ
結晶２５が成長する。最終的には、第３図ｄに示すよう
に、基板２１の全面にわたつて、ほぼ均一な厚さを有す
るエピタキシャル単結晶膜２５が成長した。本発明の実
施例については、Ｓｉ結晶膜の成長について述べたが、
前述のようにαやＧａＡｓ等他の半導体結晶についても
本発明を適用することができることは明白である。
晶層２５が成長し始めた（第３図ａ）。この際種である
結晶２『と基板２１は同一温度であるために基板２１の
表面でもＳｌＨ４の熱分解が進行するが、種結晶２Ｃの
表面でのエピタキシャル成長が結晶成長を律速するので
、種結晶２４″を中心にしてＳｌＯ２基板２１の表面全
体にわたつて、第３図ｂ１第３図ｃに示すように、Ｓｉ
結晶２５が成長する。最終的には、第３図ｄに示すよう
に、基板２１の全面にわたつて、ほぼ均一な厚さを有す
るエピタキシャル単結晶膜２５が成長した。本発明の実
施例については、Ｓｉ結晶膜の成長について述べたが、
前述のようにαやＧａＡｓ等他の半導体結晶についても
本発明を適用することができることは明白である。
さらに種となる結晶２４′にＧを選び、ＧａＡｓ結晶２
５をヘテロエピタキシャル成長することも格子定数の一
致性から可能である。以上説明したように、非晶質体表
面上に種となる結晶を形成させ、しかる後、結晶成長さ
せるので非晶質体上に容易に、良質の単結晶膜を実現す
ることができる。
５をヘテロエピタキシャル成長することも格子定数の一
致性から可能である。以上説明したように、非晶質体表
面上に種となる結晶を形成させ、しかる後、結晶成長さ
せるので非晶質体上に容易に、良質の単結晶膜を実現す
ることができる。
第１図は従来の結晶膜成長法を示す概略図、第２図は本
発明による半導体結晶成長方法により非晶質体を結晶化
する工程を示す斜視図であり、第３図は本発明の方法を
模式的に示す工程図である。 １，２１・・・・ＳｉＯ２非晶質体基板、２・・・・・
・非晶質Ｓｉ膜、３，２２・・・・ルーザ光または電子
ビーム、４，２３・・・・・・レンズ、５・・・・・・
多結晶Ｓｉ膜、２４・・・・・・島状非晶ひｉ膜、２４
″ ・・Ｓｉ結晶、２５・・・・エピタキシャル結晶。
発明による半導体結晶成長方法により非晶質体を結晶化
する工程を示す斜視図であり、第３図は本発明の方法を
模式的に示す工程図である。 １，２１・・・・ＳｉＯ２非晶質体基板、２・・・・・
・非晶質Ｓｉ膜、３，２２・・・・ルーザ光または電子
ビーム、４，２３・・・・・・レンズ、５・・・・・・
多結晶Ｓｉ膜、２４・・・・・・島状非晶ひｉ膜、２４
″ ・・Ｓｉ結晶、２５・・・・エピタキシャル結晶。
Claims (1)
- １ 非晶質体上の一部に５〜５０μｍの島状半導体結晶
領域を形成し、次いでこの島状半導体結晶領域を種結晶
として前記非晶質体上に半導体結晶をエピタキシャル成
長させることを特徴とする半導体結晶成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56102094A JPS6046074B2 (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | 半導体結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56102094A JPS6046074B2 (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | 半導体結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5869798A JPS5869798A (ja) | 1983-04-26 |
| JPS6046074B2 true JPS6046074B2 (ja) | 1985-10-14 |
Family
ID=14318184
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56102094A Expired JPS6046074B2 (ja) | 1981-06-30 | 1981-06-30 | 半導体結晶成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6046074B2 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0782996B2 (ja) * | 1986-03-28 | 1995-09-06 | キヤノン株式会社 | 結晶の形成方法 |
| JPH08973B2 (ja) * | 1986-03-31 | 1996-01-10 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成法 |
| CA1329756C (en) * | 1986-04-11 | 1994-05-24 | Yutaka Hirai | Method for forming crystalline deposited film |
| JP2692803B2 (ja) * | 1986-04-11 | 1997-12-17 | キヤノン株式会社 | 堆積膜形成法 |
| JPS6344715A (ja) * | 1986-08-11 | 1988-02-25 | Sony Corp | シリコン単結晶の形成方法 |
| JP2592832B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1997-03-19 | キヤノン株式会社 | 結晶の形成方法 |
| US5304820A (en) * | 1987-03-27 | 1994-04-19 | Canon Kabushiki Kaisha | Process for producing compound semiconductor and semiconductor device using compound semiconductor obtained by same |
| JP2592834B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1997-03-19 | キヤノン株式会社 | 結晶物品およびその形成方法 |
| JP2592833B2 (ja) * | 1987-03-27 | 1997-03-19 | キヤノン株式会社 | 結晶形成方法 |
| CA1321121C (en) * | 1987-03-27 | 1993-08-10 | Hiroyuki Tokunaga | Process for producing compound semiconductor and semiconductor device using compound semiconductor obtained by same |
| US4866291A (en) * | 1987-06-30 | 1989-09-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Photosensor with charge storage unit and switch unit formed on a single-crystal semiconductor film |
| AU623861B2 (en) * | 1987-08-08 | 1992-05-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Crystal article, method for producing the same and semiconductor device utilizing the same |
| JPH01132117A (ja) * | 1987-08-08 | 1989-05-24 | Canon Inc | 結晶の成長方法 |
| US5363799A (en) * | 1987-08-08 | 1994-11-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for growth of crystal |
| AU623601B2 (en) * | 1987-08-08 | 1992-05-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for growth of crystal |
| JPH01132116A (ja) * | 1987-08-08 | 1989-05-24 | Canon Inc | 結晶物品及びその形成方法並びにそれを用いた半導体装置 |
| JPH01157517A (ja) * | 1987-08-24 | 1989-06-20 | Canon Inc | 結晶の形成方法 |
| JPH01132118A (ja) * | 1987-08-24 | 1989-05-24 | Canon Inc | 半導体結晶の形成方法及びその方法により得られる半導体結晶物品 |
| EP0366276A3 (en) * | 1988-10-02 | 1990-05-16 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for forming crystal |
| US5190613A (en) * | 1988-10-02 | 1993-03-02 | Canon Kabushiki Kaisha | Method for forming crystals |
| US8048773B2 (en) | 2009-03-24 | 2011-11-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing SOI substrate |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57196521A (en) * | 1981-05-27 | 1982-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | Growing method of crystal |
-
1981
- 1981-06-30 JP JP56102094A patent/JPS6046074B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57196521A (en) * | 1981-05-27 | 1982-12-02 | Mitsubishi Electric Corp | Growing method of crystal |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5869798A (ja) | 1983-04-26 |
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