JPS621220A - 欠陥が局在された配向シリコン単結晶膜を絶縁支持体上に製造する方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、絶縁支持体上に、欠陥が局在され、例えば結
晶学的配向（１００）を有するシリコン単結晶膜を製造
する方法に関するものである。

特に、操作速度がはやく、イオン化輻射及び／又は高電
圧下の操作に耐え、高レベルの電力を放出することがで
きるＭＯＳ又はバイポーラ集積回路を製造する分野に特
に応用される。本発明はま□　た、ガラス等の透明な非
晶質基板上のマトリックス平面スクリーンの制御回路の
製造にも応用される。

（従来の技術） 絶縁体基板シリコン技術は、集積回路の活性要素が単結
晶固体シリコン基板上に直接製造される標準的な技術と
比べて、かなり改良されている。

そのため、絶縁材料を使用することは、集積回路の活性
要素の一方では電源と基板、他方ではドレーンと基板と
の間の寄性キャパシタンスをかなり減少させ、結果とし
てこの回路の造作速度を太きくすることになる。

さらに、イオン化輻射が固体シリコン支持に当る場合絶
縁支持をイオン化することはできないという事実を考慮
すると、この技術により、イオン化輻射下で作動する集
積回路に導入された寄生電荷をきわめて減少させること
ができるようになる。

また、この技術により、集積回路の接合破壊によるラフ
チアツブを避けることができるため、集積回路の集積密
度の増加を可能にする。最終的には、この技術は集積回
路を製造する過程をきわめて簡単にすると共に、高電圧
に対する集積回路の耐性が良くなる。

絶縁支持体上に単結晶−半導体膜、特にシリコン膜を得
ることは、透明な非晶質基板上の平面スクリーンや制御
回路を製造することを目的として研究された。シリコン
粒子を加熱する、特に付着したシリコンを溶融すること
によりシリコン粒子を成長させることができることは、
レーザービーム又は電子ビームを用いる最初の実験によ
り明らかになり、その際ゾーンマイクロ溶融の結果とし
て、絶縁支持体上にシリコン単結晶膜を得るための活性
が増加していた。

これは、産業上のシリコンウェハーを迅速に処理できる
ようにする方法の研究やレーザー源又は電子銃より低価
格の加熱装置の研究にいたった。

従って、黒鉛抵抗器又は、フィラメントあるいはアーク
ランプが使用された。これらの加熱装置は、Ａｐｐｌｉ
ｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、３７，４５４
（１９８）及びフランス特許出願第２５３２７８３／７
．９．１９８２号に公表されたＭ、Ｗ、　Ｇ［！ＩＳら
による記載にさらに詳しく述べられている。

（発明が解決しようとする問題点） 残念ながら、これら既知の加熱方法のどれも、産業上の
寸法（直径１００１■）のシリコンウェハーの全表面に
欠陥を生ずることなくシリコン単結晶膜を製造すること
はできなかった。

−回の通過でシリコンウェハーの全体を結晶化すること
ができる非干渉性エネルギービームによってさえ、粒界
やサブ粒界又は他の転位等の残留欠陥をなくすことは困
難であることは、全ての害験が示していると思われる。

これは、シリコン膜は薄く、すなわち、０．５μｍ以下
の厚みを有することを考慮しても当然のことである。

さらに、再結晶化した半導体膜を配向させるため、Ｍ、
Ｍ、ＧＥＩＳらによる、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ
、、Ｈ２Ｓ、Ｊｕｌｙ１９７９　　ｐρ７１−７４の“
人−１的な表面−レリーフ格子やレーザー結晶化を用い
る非晶質基板上シリコンの結晶学的配向”に記載の方法
で、絶縁支持体中にエツチングされた微小格子を用いる
試みがなされた。残念ながら、シリコンゾーン溶融に使
用した方法は、Ｍ、Ｗ、ＧＥＩＳによる記載や、ＦＲ−
Ａ−２５３２７８３に述べられている方法と同様に、完
全に配向し、欠陥がない再結晶化シリコンウェハーを得
ることはできなかった。

絶縁支持体上にシリコン単結晶膜を得るのに最もよくイ
φ用される方法の１つは、特に熱酸化により一定配向の
シリコン単結晶基板上にシリコン酸化物膜を形成し、そ
の後この膜上にシリコン多結晶膜を付着させ、最後に、
シリコンを再結晶するためにフィルム溶融ゾーンを走査
する等の熱処理することから成る。

このような操作では、粒界やサブ粒界を生ずる主な理由
である配向ずれを防ぎ、再結晶膜を配向させるために、
再結晶化源又は核として単結晶基板を使用するようにシ
リコン酸化物膜に開口を形成することが考えられた。こ
の核形成操作では、シリコン酸化物膜に短い間隔（５０
０μｍ以下）でいわゆる核形成開口を再生し、初期配向
をゆるませないようにすることが必要と思われる。けれ
ども、これは、再結晶化半導体膜を単結晶基板から絶縁
させるため、及び絶縁基板上シリコン技術と比べて、前
述する種々の利点を利用することができるようにするた
め、シリコン膜の再結晶化の次に核形成ゾーンの局在酸
化段階を必要とするという欠点を生ずる。さらに、これ
ら酸化されたゾーン上でお互いに絶縁された集積回路を
作ることは不可能であるため、この酸化されたゾーンは
結果として空間損失になる。

さらに、集積回路の活性ゾーン（トランジスターゲート
）が製造されないせまいゾーンにこれら欠陥を局在化さ
せる手段を見つける目的で、粒界やサブ粒界を出現させ
る研究がなされた。特に、溶融シリコンゾーンを走査し
て絶縁支持上の半導体膜を再結晶させることにより、粒
子の境界やサブ粒界は、溶融ゾーンが通過した後最終的
に固化したゾーン中に出現することがわかった。

この再結晶化に、エネルギーを非常に狭いスペクトルに
集中できるレーザー源を使用することにより、レーザー
ビームのエネルギーを多少とも半導体膜と連結させ、他
のゾーンと比較しである特定のゾーンを多少とも加熱す
ることができる。これは、再結晶させるシリコン膜上に
再結晶遅延手段として作用する反射防止の平行条片を使
用し、シリコン膜と相互作用すくレーザービームのエネ
ルギーを調節するために反射防止条片と反射条片（シリ
コン条片）の厚さを計算することからなるフランス特許
出願８３１６３９６に記載の方法でも認められる。

けれども、非コヒーレント光源の場合、その発光スペク
トルが広いことを考えると、構造に当たる光波を同位相
にする試みのために反射及び反射防止条片の厚みを調節
することは困難である。けれども、Ｍ、Ｗ、ＧＥＩＳら
によるＪ、Ｂｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、　：５ｏ
ｌｉｄ−３ｔａｔｅ　５ｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃ
ｈｎｏｌｏｇｙ＋１３０＋　ｐｐ１１７８−１１８３、
Ｍａｙ　　１９８３に発表された“Ｓｉ０ｇ上のＳｉの
ゾーン溶融再結晶化においてサブ粒界をなくすための凝
固−前部調節”と題する記事に述べられているように、
広いスペクトルでの反射特性のため黒い物体又は金属層
を使った。

同様に、Ｄ、　ＢＥＮＳＡＨＩ！ＬらによりＥｌｅｃｔ
ｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔ−ｔｅｒｓ、１９．Ｎｏ１３．　
ｐｐ４６４−４６６．２３．６．１９８３に発表され”
ハロゲンランプを用いる選択的再結晶化によるＳＯＩ膜
上での欠陥の局在化”と題する論文では、制限された調
整厚みを用いるのではなく、あらい屈折率応用手段とし
て、屈折率の異なる付着層を用いていた。

シリコン単結晶膜中の残留欠陥の局在化のもう１つの過
程では、下にある基板中の熱の選択的拡散を用い、半導
体膜を保持しているシリコン酸化物膜の厚さを変えて半
導体溶融ゾーンの等温線を変化させた。加熱源としてレ
ーザー源を用いるこの過程は、Ｓ、ＫＡＷＡＭＵＲ＾ら
によりＪ、＾ｐｐ１．ｌ’ｈｙｓ、。

５５　（６）、１６０７−１６０９　（１５，３，１９
８４）に発表された“ヒートシンク構造を有するＳｉ０
ｇ上でのＳｉのレーザー再結晶化”と題する論文に述べ
られていた。

シリコン膜の種々の再結晶化欠陥を局在化することがで
きる場合、前に述べたように、残っている主な問題は、
再結晶化フィルムの結晶配向の問題である。非コヒーレ
ントエネルギービームの場合、再結晶された膜はその膜
に垂直な集合組織（１００）を有し、レーザービームの
場合、この膜は、一般に配向せず、シリコン酸化物膜中
に作られた単結晶基板に向かう発芽開口を用いる必要が
ある。けれども、非コヒーレントエネルギービームの場
合、シリコン膜は、この膜の平面で配向しないままであ
る。配向のずれは、溶融ゾーンの移転方向に対して約３
０°である。

非コヒーレントエネルギービームの場合、他の問題、特
にゾーン溶融の際の半導体膜の挙動の問題が残っている
。したがって、シリコンが液体で、一般に絶縁支持とし
て用いられているシリコン酸化物と接触している時、シ
リコンは絶縁体をぬらしておらず、しずくを形成する傾
向がある。さらにまた、効果的な“封入材料”、すなわ
ち、絶縁支持と接触している半導体膜を保持することが
できるよう半導体膜を包む素子を見つけ、それによりシ
リコンドロップの生成を防ぎ、溶融シリコン物質移動を
制限することが必要である。

シリコン膜を再結晶するために非コヒーレントエネルギ
ービームを用いる最近の研究では、シリコン膜を保持し
ているシリコン酸化物膜中のエツチングされたパターン
レリーフは、少くともレリーフのえぐられた部分では、
液状シリコンの挙動を改善できることが示された。これ
らの研究は、Ｗ、５Ｃ）ＩＡＲＦＦ　らによるＴｈ１ｎ
　５ｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍ、１１３．１９８４゜ｐｐ３２
７−３３５の“絶縁基板上のシリコン単結晶群の成長”
と題する発表に網羅されている。

さらに、シリコン膜をシリコン酸化物又はシリコン窒化
物の厚い層（０，５μｍのシリコン膜に対して２μｍ）
で被検してシリコンドロップの生成を防ぐことが一般に
試みられているけれども、このような厚さの材料によっ
てもシリコンがドロップの形になることが時々生じ、そ
のため完全に使用不可能なシリコンウェハーが得られて
しまう。

（問題を解決するための手段） 本発明は、前記した問題を解決することができるように
絶縁支持上にシリコン単結晶膜を製造する過程に関する
ものである。この過程は、特に、単結晶半導体膜を作る
ためにゾーン溶融法を用いており、結晶化欠陥を正確に
局在化させることができ、（１００）配向シリコン単結
晶、すなわち、シリコン膜の面に垂直で溶融線の移転方
向に平行に形成することができる。

特に、本発明は、次のような連続段階から成る絶縁支持
上へシリコン単結晶フィルムを製造する過程に関するも
のである。

ａ）一定配向のシリコン単結晶基板を絶縁材料層で被覆
する。

ｂ）第１エツチングにより、絶縁層中に、交互に平行に
並び基板の（１００）配向に類似の配向を有する突き出
た条片とへこんだ条片を形成し、この突き出た条片の幅
はへこんだ条片より小さい。

Ｃ）絶縁層の端部に少くとも１つの開口を局部的に形成
するため、この絶縁層の第２エツチングを行ない、この
第２エツチングは基板が露出するまで続けられる。

ｄ）　エツチングされた絶縁層上にシリコン膜を付着さ
せる。

ｅ）　シリコン膜を封入材料の層で被覆する。

「）　シリコン膜を、絶縁条片と同じ配向を有する単結
晶形に再結晶するため、得られた構造の熱処理を行なう
。

ｇ）封入材料層を取り除く。

（作　用） 絶縁支持のエツチングにより、互いに平行にある突き出
た条片とへこんだ条片を形成することにより、シリコン
膜の残留結晶化欠陥を良好に局在化することができる。

したがって、突き出た条片又は部分により、結晶化前部
の等温線が調整される結果として粒界やサブ粒界の局在
化が確実になされる。厚い絶縁体と薄い絶縁体との間の
熱伝導率の差によって、最も厚い絶縁区域（突き出た部
分）では凝固が遅延する。このため、結晶化欠陥は絶縁
段の真上に局在するようになる。

しかも、突き出た条片とへこんだ条片の配置は、絶縁物
がシリコン酸化物である場合、絶縁物上にシリコンドロ
ップが生成するのを防ぎ、これにより封入材料層は、先
行技術よりも薄いものを用いることができるようになる
。偶然にシリコンドロップが生成しても、この液体は２
つの突出部分、又は段部の間に閉じ込められたままであ
り、これらを起え′ていくことは困難である。

絶縁層の端部に、好ましくはへこんだ絶縁条片に局在し
て開口を作ることにより、シリコン膜の再結晶化源とし
て単結晶基板を用いることが可能となり、粒界やサブ粒
界が出現する主な理由である配向のずれを防止して膜を
配向させることが可能となる。

基板が（１００）結晶配向を有することは有利である。

結晶配向が（１００）から離れるほど結晶化シリコン膜
はより多くの欠陥を有する。

本発明の好ましい実施例によれば、（ｆ）段階は、シリ
コン膜を局部的に溶融し、溶融ゾーンを絶縁条片と平行
に動かすことから成り、この溶融ゾーンは絶縁条片に垂
直な線状となる。

突き出た絶縁条片とへこんだ絶縁条片に垂直な線状にあ
る溶融シリコンゾーンは、有利にも、完全な構造に、絶
縁条片と垂直なエネルギー線の作用を与えることにより
得られ、シリコンゾーンは絶縁条片に平行に動（。

再結晶化シリコンフィルムの結晶配向を導くため、溶融
ゾーンは遅い速度、例えば０．５ｗ／ｓで動かす。溶融
ゾーンの移転速度は０．１から０．２　ｗｍ／Ｓまで変
化させるのが好ましい。

突き出た部分とへこんだ部分が規則的にお互いに離れで
ある周期的配置が有利に利用されている。

これにより熱処理の際、絶縁条片に垂直で、溶融ゾーン
に沿ってシリコン膜に吸収され拡散したエネルギーの均
一分散が得られるようになる。

周期的配置を使用することは、後の技術処理理由（集積
回路の製造）のため特に興味深いものである。したがっ
て、集積回路の設計者は、欠陥のない最大の単結晶領域
を有することを望む。よって、絶縁部分の臨界幅を決め
る際、その幅を減少させる場合には空間損失を防止し、
その幅を増加させる場合には欠陥が現われるのを防ぐた
め臨界幅を（り返すのが好ましい。しかも、周期的配置
は、周期的に再生される構成要素又は回路（マトリック
ス、メモリー、前拡散網、格子等）の製造の際に興味あ
るものとなる。

必要ならば、再結晶する前に付着されたシリコン膜の表
面を平らにすることもできる。これは、シリコン膜を絶
縁材料、特に写真平版に一般に用いられているタイプの
樹脂で被覆することから成る平面化によって得られ、そ
の後、絶縁物とシリコンに対して同じエツチング速度で
絶縁材料層とシリコン膜とを同時にエツチングして絶縁
物とシリコン膜のレリーフ部分を完全に除去する周期的
配置及び／又は開口を形成するための絶縁層のエツチン
グは、堅いエツチングエツジが得られる反応性イオンエ
ツチング過程により行なうという利点がある。この過程
は、絶縁支持上の液体シリコンのぬれを改善するか又は
、溶融シリコンの小滴の生成を防ぐ。

非限定的実施例と添付図面によって、以下に本発明の詳
細な説明する。

（実施例） 第１図に示すように、この過程の第１段階は、シリコン
単結晶基板２の表面２ａを絶縁層４で完全に被覆するこ
とから成る。シリコン基板２は、例えば、結晶配向（１
００）、すなわち、基板表面２ａに垂直な配向を有する
。絶縁材料層４はシリコン酸化物でもシリコン窒化物で
もよい。

シリコン酸化物層４の場合、絶縁層は乾燥又は湿り酸素
下に８００−１１００℃、例えば１０００℃の温度で基
板２を熱酸化することにより得られる。

酸化物層４は、例えば、０．５−１．５μｍの厚みであ
る。

その後、絶縁層４の上にエツチングマスク６を形成して
、絶縁層４に形成される突き出た部分又は条片の位置と
寸法を限定できるようにする。マスク６は、例えば樹脂
マスクであり、従来の写真平版過程に従って製造される
。

第２図に示すように、マスク６によって、樹脂で被覆さ
れていない絶縁物の高さＨ以上の領域を除（ため絶縁層
４の第１エツチングがなされる。

ｌＩＩｍの厚さのシリコン酸化物層４の場合、高さＨは
２００と５００ｒｖの間にあり、例えば４００ｎｓ＋で
ある。

まっすぐなエツチング端を得るために、シリコン酸化物
層４の場合、エツチング剤として四フフ化炭素プラズマ
又は、三フッ化メタンプラズマを用いて、反応性イオン
エツチングにより異方的に絶縁層のエツチングを行なう
ことができる。

この絶縁層４のエツチングにより、同じような性質の突
き出た部分又は段状部８と類似のへこんだ又はえぐられ
た部分ｌＯとを有する好ましい周期的配置を形成するこ
とができる。これら突き出た部分とへこんだ部分８．１
０は、それぞれ、第３図に示すように平行な絶縁条片の
形をしており、好ましくは規則的に間隔が開けられであ
る。絶縁条片８、ｌＯは、有利に、Ｘ方向で構造の一端
から他の端に延びており、絶縁層の平面に位置している
。平面内のこれらの方向は基板の方向のうちの１つ（１
００）に近いものである。

その上に集積回路の活性区域が作られるへこんだ部分１
０の幅りは、突き出た部分又は段状部８の幅ｌより大き
い。例えば、製造されるシリコン単結晶膜の結晶化欠陥
（粒界やサブ粒界）がその上に局在する突き出た部分８
の幅ｌは３から６μｍまで変化でき、例えば、４μｍで
ある。へこんだ部分の幅りは、１００　ａｍの横幅の基
板に対して２０から１００μｍ、例えば３６μｍである
。

絶縁層４のエツチングの次に、エツチング剤としてアセ
トンか硝酸を用いるか、又は陽性の光感応性樹脂で得ら
れたマスクに対して酸素プラズマの作用により１、樹脂
マスク６を例えば化学的に除去する。

第１図に示す得られた構造上には、従来の写真平版過程
を用いて、例えば樹脂の２次エツチングマスク１２が作
られ、絶縁層４に、好ましくは絶縁層４のへこんだ条片
２は部分ｌＯに局部的に製造されるべき１つ以上の開口
の位置と寸法を限定できるようにする。

第３図から第５図に示すように、樹脂で被覆されていな
い層４のこれらの部分を完全に除去し、その結果基板上
に達する１つ以上の開口を形成するために、絶縁Ｎ４の
２次エツチングをその後に行なう。シリコン膜の再結晶
の際、この開口により、へこんだ絶縁部分１０全てに、
基板と類似のシリコン膜の結晶配向を与えるための核と
して、単結晶基板２を用いることができるようになる。

前述のように、このエツチングは、堅い端部を形成する
ために異方的に行なうのが好ましい。例えば、シリコン
酸化物膜又は層４に対して２・次エツチングは、エツチ
ング剤として四フッ化炭素又は三フッ化メタンプラズマ
を用いる反応性イオンエツチングである。

１つ以上の発芽開口は異なった形をしていてもよい。特
に、第３図に示すように、Ｘ方向、すなわち絶縁条片８
．１０に垂直なＹ方向に配向した条片１３の形の単一開
口を使用できる。条片１３は、有利に、絶縁層４の１つ
の端から他の端に延びている。この条片の幅は１と１０
μｍの間にある。

種々の発芽開口１４、例えば平行６面体の形を有する開
口を使用することもできる。これらの開口１４は、シリ
コンを対称に生長するために、絶縁層４のへこんだ部分
１０の中心に、へこんだ部分１つ当り１つの開口を置く
ことができる。これら開口１４は、幅２から２０μｍに
対して長さ数詣でよい。

第５図に示すように、直径が２と１０μｍの間、例えば
５μｍであり、お互いに１０から１０μｍ１例えば３０
μｍだけ離れている数個の穴１５を使用することもでき
る。これらの穴１５は特に絶縁層４のへこんだ部分１０
に位置させられ、Ｙ方向と平行、すなわち、へこんだ部
分ＩＯ−に垂直に並列して配置することができる。その
上に穴が作られている距離ｄは例えば１．５μｍである
。

作られる核形成開口の形や数に関係なく、開口は絶縁層
４の端部、特に、突き出た絶縁条片８やへこんだ絶縁条
片１０がスタートする端部に置くことが必要である。

１つ以上の核形成開口を形成した後、例えば、エツチン
グ剤としてアセトンか硝酸を用いるか、又は、陽性光感
応性樹脂で得られたマスクに対して酸素プラズマの作用
によって、化学的に樹脂マスク８（第２図）を除去する
。

この過程の次の段階は、第３図と６図に示すように、完
全な構造をシリコン膜１６で被覆することから成る。こ
のシリコンは非晶質シリコンでも多結晶シリコンでもよ
い。このシリコン膜１６は、厚さが０．１からｌｌ１ｍ
、例えば０．５μｍである。

付着させたシリコンが多結晶シリコンの場合、シリコン
膜は、約６２５℃の温度で５ｉＨｎの熱分解による低圧
化学的気相付着過程（ＬＰＧＶＤ）によって得られる。

シリコン膜１６が平らな表面を有しない場合第４図と６
図）は、突き出た部分又は段状部８がシリコン膜の厚み
に比べて比較的高い時であり、この表面をいわゆる平面
化過程によって平らにするか又は一様にすることが好ま
しい。

このシリコン膜１６の表面の平面化（第８図）は、例え
ば、第７図に示すように、シリコン膜１６のレリーフを
相殺する絶縁材料層１８で膜１６を被覆することにより
得られる。絶縁層１８は、写真平板に一般に使用されて
いるものと類似の樹脂で作ることが好ましい。数μｍの
厚さの樹脂層１８を付着させた後に、熱処理、例えば約
１００℃の温度で３０分間加熱して樹脂層１８が良く拡
がるようにすることができる。

その後、第８図に示すように、樹脂層１８、結果的には
シリコン膜１６のレリーフ領域が全部除去するまで、樹
脂とシリコンに対して同一のエツチング速度で、樹脂層
１８とシリコン膜１６とを同時にエツチングする。この
エツチングは、例えば、エツチング剤として六フッ化イ
オウと酸素プラズマを用いる反応性イオンエツチング過
程により異方的に行なわれ、フッ素化合−物はシリコン
をエツチングする作用をし、酸素は樹脂をエツチングす
る作用がある。

この過程の次の段階は、第４と６図に示すように、例え
ばシリコン酸化物又はシリコン窒化物から作られ、又は
、２ＩＩＩ材料の形の封入層２０で任意に平坦化したシ
リコン膜１６を被覆することから成る。この封入材料層
は特に厚さが１から２μｍ、例えば１．６μｍである。

これは、特に、低圧低温気相化学的付着過程、例えば、
この層がシリコン酸化物の場合は４３０℃でＳｉＨ，＋
Ｏ□の熱分解により、又は、この層がシリコン窒化物の
場合はカソードスパッタリングにより得られる。

この過程の次の段階は、第４図と６図に示す得られた構
造を熱処理し、シリコン膜１６を単結晶形に再結晶する
ことができるようにすることから成る。

シリコン膜の再結晶化核は、この熱処理の際の基ｖｉ２
の横方向のエピタキシにより得られる。よって、例えば
、（１００）の配向のみが重要であり、その性質は重要
でないため、基板２からの核形成領域は全ての既知方法
で得られる。

熱処理は、最初、完全な構造をオーブンに入れ、温度を
シリコンの融点以下（約１４１θ℃）まで上げることか
ら成る前加熱段階から成る。例えば、この構造を８００
から１２００℃の温度、特に、１１００℃まで加熱でき
る。

この前加熱段階の後、核形成開口領域でシリコン膜１６
の局部的溶融が起こり、このようにして得られた溶融ゾ
ーンを絶縁条片８に平行なＸ方向（図３と５）に、比較
的遅い速度、特に０．５　＋＋ｎ／ｓ以下の速度で動か
す。好ましくは、溶融ゾーンの走査速度は０．１から０
．２　ｗ／　ｓまで変わる。

溶融シリコンゾーンは、例えば、幅２から５１−で、産
業上のシリコンウェハー（直径工００１璽）とは全く等
しくない長さの線状である。この溶融ゾーン線は、例え
ば、構造の表面に、Ｙ方向に配向し、絶縁条片８に垂直
な２から５鶴幅のエネルギービームを当てることにより
形成される。このエネルギー線はＸ方向の条片に平行に
通る。

このエネルギー線は、加熱黒鉛棒又は、構造の表面上に
焦点を合わせた直線状ランプにより有利に形成すること
ができる。この発明に使用できる加熱装置は、特に、フ
ランス特許出願２５３２７８３に記載されているもので
−ある。

この過程の次の段階は、封入層がシリコン酸化物で作ら
れている場合、フッ化水素酸浴中で化学的エツチングす
ることにより封入材料層２０を除去することから成る。

最終的な構造は第８図に示されているものである。

前記した過程により、例えば３６μｍ幅、１００μｍ長
さで（１００）配向を有する欠陥のない単結晶で作られ
たシリコンの幅の広い条片（へこんだ部分１０）を得る
ことができ、その上に集積回路、特にＭＯＳ又は極性回
路の活性領域を形成することができる。シリコン膜の再
結晶の際に除去することができない粒界やサブ粒界又は
他の転位等の残留欠陥は、例えば条片８と同じ高さの単
結晶条片の間に独占的に位置し、典型的には幅４μｍで
長さ１００龍である。この単結晶シリコン条片はお互い
に独立していると考えられる。

本発明による過程の種々の段階は、簡単で容易に再生す
ることができ専門家によりうま（調製できるという利点
を有している。

必要ならば、シリコン膜１６の単結晶成長の核として用
いられるシリコンゾーン、例えば、絶縁層４に作られた
開口をおおっている膜のゾーンは、例えばこのゾーンを
局部的熱酸化することにより構造の残部から絶縁するこ
とができる。

前記した過程は、実例としてあげただけであり、本発明
の範囲を越えることなく変更することができる。

特に、種々の層や膜の厚さや性質、それに付着させる過
程やエツチング過程を変更することができる。同様に、
絶縁条片８．１０や核形成開口の寸法を変えることがで
きる。さらに、それらの配置は必ずしも周期的構造を作
らなくてもよい。また、この過程のある段階を、時には
除くこともできる。厚いシリコン膜（約１μｍ）の場合
、種々の既知のシリコン付着法により、いわゆる平面化
段階を用いることなく適切に平らな又は平面状の表面を
得ることができる。しかも、例えばわずか０．２μｍの
段状部８の高さＨでは、厚さ０．５μｍのシリコン膜に
ついてさえ、平面化段階は必要でない。

また、シリコン膜を結晶化させることができる熱処理は
前記した過程とは異なる過程で行なうことができる。特
に、エネルギー線は、構造の表面上に焦点を合わせたレ
ーザービーム又は電子ビームをＹ方向、すなわち絶縁条
片に垂直にその表面を迅速に走査することにより実現さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１．２．４．６から８の縦断面図は、本発明による単
結晶シリコン膜の製造過程の種々の段階を示しており； 第４と６図は、この過程の同じ段階を図示しており、第
４図は、核形成開口での断面に相当し、第６図は、構造
の中央での断面に相当し；第３と５図の平面図は様々な
形の核形成開口を示している。 ２・・・シリコン単結晶基板、４・・・シリコン酸化物
層、６・・・エツチングマスク、８・・・突き出た部分
、ｌＯ・・・へこんだ部分、１４・・・開口、１６・・
・シリコン膜、１８・・・絶縁材料層、２０・・・封入
層。 手続補正書（方式） ３．補正をする者 事件との関係　　出願人 名　　称　　　　　　　フ　　ラ　　　ン　　ス　　国
４、代理人 ５、補正命令の日付　　　昭和６１年６月２４日■、　
願書、代理権を証明する書面及び法人国籍証明書を別紙
のとおり提出する。 ２、　明細書第３０頁第１６行から第３１頁第３行“第
１．２．４．６から８の・・・・・・示している。 を以下の文章で置き換える。 「　第１図は本発明による単結晶シリコン膜の製造過程
の第１段階１、即ち一定配向のシリコン単結晶基板を絶
縁材料層で被覆する工程後における試料の縦断面図、 第２図は上記製造過程の第２段階、即ち第１のエツチン
グを行なう工程後における試料の縦断面図、 第３図および第５図はそれぞれ上記製造過程の第３段階
、即ち第２のエツチングを行・なう工程における試料の
平面図であり、様々な形の核形成開口を示す平面図、 第４図および第６図はそれぞれ上記製造過程の第４段階
、即ちエツチングされた絶縁層上にシリコン膜を付着さ
せる工程後における試料の縦断面図であり、第４図は核
形成開口での断面図であり、第６図は構造の中央での断
面図、 第７図および第８図はそれぞれシリコン膜の表面を平面
化する方法の一例を説明するための試料の縦断面図であ
る。」

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁支持体上へシリコン単結晶フィルムを製造す
   る方法において、 ａ）一定配向のシリコン単結晶基板を絶縁材料層で被覆
   する工程と、 ｂ）第１エッチングにより、前記絶縁層中に、交互に平
   行に並び、前記基板の（１００）配向に近い配向を有す
   る突き出た条片とへこんだ条片を形成する工程であって
   、前記突き出た条片の幅はへこんだ条片より小さい工程
   と、ｃ）前記絶縁層の端部に少なくとも１つの開口を局
   部的に形成するため前記絶縁層の第２エッチングを行な
   い、前記第２エッチングを基板が露出するまで続ける工
   程と、 ｄ）前記エッチングされた絶縁層上にシリコン膜を付着
   させる工程と、 ｅ）前記シリコン膜を封入材料の層で被覆する工程と、 ｆ）前記シリコン膜を、絶縁条片と同じ配向を有する単
   結晶の形に再結晶するため、得られた構造を熱処理する
   工程と、 ｇ）前記封入材料層を除去する工程とを含む製造方法。
2. （２）前記基板は（１００）結晶配向を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の製造方法。
3. （３）前記ｆ工程は、前記シリコンフィルムを局部的に
   溶融し、溶融ゾーンを前記絶縁条片に平行に動かし、前
   記溶融ゾーンは前記条片に垂直な線状であることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項に記載の製造方法。
4. （４）前記溶融ゾーンは０．５ｍｍ／ｓ以下の速度で動
   くことを特徴とする特許請求の範囲第（３）項に記載の
   製造方法。
5. （５）前記溶融ゾーンは０．１乃至０．２ｍｍ／ｓの速
   度で動くことを特徴とする特許請求の範囲第（３）項に
   記載の製造方法。
6. （６）前記構造に前記絶縁条片に垂直なエネルギー線の
   作用を与え、前記条片に平行に動かして前記熱処理を行
   なうことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載
   の製造方法。
7. （７）前記開口は、へこんだ条片に局在することを特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項に記載の製造方法。
8. （８）前記突き出た条片とへこんだ条片は周期的配置で
   置かれていることを特徴とする特許請求の範囲第（１）
   項に記載の製造方法。
9. （９）前記絶縁条片の前記第１及び／又は第２エッチン
   グは、活性イオンエッチングであることを特徴とする特
   許請求の範囲第（１）項に記載の製造方法。
10. （１０）前記絶縁層及び／又は封入材料層はシリコン酸
    化物でできていることを特徴とする特許請求の範囲第（
    １）項に記載の製造方法。
11. （１１）前記ｄ段階は、非晶質又は多結晶シリコンフィ
    ルムを付着させることから成ることを特徴とする特許請
    求の範囲第（１）項に記載の製造方法。
12. （１２）前記ｆ段階の前に、前記シリコン膜のレリーフ
    と相殺するように他の絶縁材料の層を前記シリコン膜上
    に付着させ、前記絶縁材料層と前記シリコン膜のレリー
    フ部分が完全に除去されるまで、前記絶縁材料層と、前
    記シリコン膜とを、絶縁物とシリコンに対して同じエッ
    チング速度で同時にエッチングし、前記膜の表面を平ら
    にすることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記
    載の製造方法。