JPS63239933A - Manufacture of semiconductor base material - Google Patents

Manufacture of semiconductor base material

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JPS63239933A
JPS63239933A JP7360787A JP7360787A JPS63239933A JP S63239933 A JPS63239933 A JP S63239933A JP 7360787 A JP7360787 A JP 7360787A JP 7360787 A JP7360787 A JP 7360787A JP S63239933 A JPS63239933 A JP S63239933A
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JP
Japan
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single crystal
nucleation
nucleus forming
density
nucleus
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Application number
JP7360787A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Ichikawa
武史 市川
Kenji Yamagata
憲二 山方
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To form many types of semiconductor elements on a single substrate at the same time, by growing a single crystal on a nucleus forming surface having a nucleus forming density in the next higher order, growing a single crystal, which is different from said single crystal, on the nucleus forming surface having a large nucleus forming density, forming the single crystal on the single crystal, which is formed at the preceding time. CONSTITUTION:A surface 5, wherein nucleuses are not formed and nucleus forming density is small, is provided. A plurality of nucleus forming surfaces 7-9 are formed. Each nucleus forming surface has a sufficiently small area for growing a crystal only from a single nucleus and has a nucleus forming density larger than that of the surface 5 wherein the nucleuses are not formed. The surfaces 7-9 have different nucleus forming densities. At the stage when the single crystals are grown with the single nucleuses grown on the nucleus forming surfaces as the cores, a single crystal 6 is grown on the nucleus forming surface 7 having the larger nucleus forming density. Thereafter, a single crystal 10, which is different from said single crystal 6, is grown on the nucleus forming surface 8 having the larger nucleus forming density in the next higher order under the conditions different from above described nucleus forming conditions. The single crystal 10 is grown on the single crystal 6, which is formed on the nucleus forming surface 7 having the larger nucleus forming density. Thus the desired continued semiconductor regions 6-11 are formed on the nucleus forming surfaces 7-9.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体基材の製造方法に関する。より詳細に
は、堆積面材料の種類による堆積材料の核形成密度の差
を利用して作成した単結晶基材の製造方法に関するもの
であり、本発明の製造工程において、単一の基材上に同
時に多種類の半導体素子が形成される。これら半導体素
子としては。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Field of Application) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor substrate. More specifically, it relates to a method for manufacturing a single crystal substrate created by utilizing the difference in nucleation density of deposited material depending on the type of deposition surface material, and in the manufacturing process of the present invention, Many types of semiconductor elements are formed at the same time. As for these semiconductor elements.

例えば半導体集積回路、光集積回路、磁気回路等の電子
素子、光素子、磁気素子、圧電素子あるいは表面音響素
子等が挙げられる。
Examples include electronic devices such as semiconductor integrated circuits, optical integrated circuits, and magnetic circuits, optical devices, magnetic devices, piezoelectric devices, and surface acoustic devices.

(従来の技術及びその問題点) 従来、半導体電子素子や光素子等に用いられる単結晶薄
膜は、単結晶基板上にエピタキシャル成長させることで
形成されていた。しかしながら。
(Prior Art and its Problems) Conventionally, single crystal thin films used for semiconductor electronic devices, optical devices, etc. have been formed by epitaxial growth on single crystal substrates. however.

単結晶基板上に単結晶g膜をエピタキシャル成長させる
には、基板の単結晶材料とエピタキシャル成長層との間
に、格子定数と熱膨張係数との整合をとる必要があり、
良質な素子が作製可能な単結晶層を形成するには、基板
材料の種類が極めて狭い範囲に限定されるという問題点
を有していた。
In order to epitaxially grow a single crystal G film on a single crystal substrate, it is necessary to match the lattice constant and thermal expansion coefficient between the single crystal material of the substrate and the epitaxial growth layer.
In order to form a single-crystal layer capable of producing high-quality devices, there has been a problem in that the types of substrate materials are limited to an extremely narrow range.

一方、近年、半導体素子を基板の法線に積層形成し、高
集積化および多機能化を達成する三次元集積回路の研究
開発が近年盛んに行われており、また安価なガラス上に
素子をアレー状に配列する太陽電池や液晶画素のスイッ
チングトランジスタ等の大面積半導体装置の研究開発も
年々盛んになりつつある。
On the other hand, in recent years there has been much research and development into three-dimensional integrated circuits, in which semiconductor elements are layered in the normal direction of a substrate to achieve higher integration and multi-functionality. Research and development of large-area semiconductor devices such as solar cells arranged in arrays and switching transistors for liquid crystal pixels is becoming more popular year by year.

これら両者に共通することは、半導体薄膜を非晶質絶縁
物上に形成し、そこにトランジスタ等の電子素子を形成
する技術を必要とすることである。その中でも特に、非
晶質絶縁物上に高品質の単結晶半導体を形成する技術が
望まれている。
What these two methods have in common is that they require a technique for forming a semiconductor thin film on an amorphous insulator and forming electronic elements such as transistors thereon. Among these, a technique for forming a high quality single crystal semiconductor on an amorphous insulator is particularly desired.

しかしながら、一般的に、S i02等の非晶質絶縁物
基板上に薄膜を堆積させると、基板材料の長距離秩序の
欠如によって、塩81膜の結晶構造は非晶質又は多結晶
となり、高品質の単結晶半導体を形成するのは、きわめ
て困難であった。ここで非晶質膜とは、最近接原子程度
の近距離秩序は保存されているが、それ以上の長距離秩
序はない状態のものであり、多結晶膜とは、特定の結晶
方位を持たない単結晶粒が粒界で隔離されて集合したも
のである。
However, in general, when a thin film is deposited on an amorphous insulator substrate such as Si02, the crystal structure of the salt 81 film becomes amorphous or polycrystalline due to the lack of long-range order in the substrate material, resulting in high It has been extremely difficult to form high quality single crystal semiconductors. Here, an amorphous film is one in which short-range order at the level of the nearest neighbor atoms is preserved, but no longer-range order, and a polycrystalline film is one that has a specific crystal orientation. It is a collection of single crystal grains separated by grain boundaries.

以上述べたように、従来の問題点を解決するものとして
、特願昭61−153273において、堆桔面に、該堆
植面の材料より核形成密度が十分大きく、かつ単一の核
だけが成長する程度に十分微細な異種材料が設けられ、
該異種材料に成長した単一の核を中心として、結晶を成
長させることによって結晶を形成する形成方法が提案さ
れており、この方法を用いることにより、絶縁性非晶質
基体上にも単結病形成が可能なことが示されている。
As mentioned above, in order to solve the conventional problems, Japanese Patent Application No. 153273/1983 proposes that the nucleation density be sufficiently higher than that of the material on the composting surface, and only a single nucleus can be formed on the composting surface. A dissimilar material is provided that is fine enough to grow.
A formation method has been proposed in which a crystal is formed by growing a crystal around a single nucleus grown on the dissimilar material, and by using this method, a single crystal can be formed even on an insulating amorphous substrate. It has been shown that disease formation is possible.

第3図(A)  、 (B)は上記単結晶形成方法によ
り形成された単結晶の構成例を示す概略的部分断面図で
ある。
FIGS. 3(A) and 3(B) are schematic partial cross-sectional views showing an example of the structure of a single crystal formed by the above-described single crystal forming method.

第3図(A)は、絶縁基板l上な微細な異種材料2を形
成し、この異種材料2に成長した単一の核を中心として
単結晶を成長させて島状の単結晶3を形成するものであ
る。
In FIG. 3(A), a fine foreign material 2 is formed on an insulating substrate 1, and a single crystal is grown around a single nucleus grown on this foreign material 2 to form an island-shaped single crystal 3. It is something to do.

第3図(B)は、絶縁基板1に凹部を形成し、凹部の底
面に微細な異種材料2を形成し、この異種材料2に成長
した単一の核を中心として、単結晶を成長させて島状の
単結晶3を形成するもの〒あり、絶縁基板1の一部に単
結晶領域を形成するものである。
FIG. 3(B) shows that a recess is formed in an insulating substrate 1, a fine foreign material 2 is formed on the bottom of the recess, and a single crystal is grown around a single nucleus grown in this foreign material 2. There is also a method in which an island-shaped single crystal 3 is formed, and a single crystal region is formed in a part of the insulating substrate 1.

なお、この単結晶の形成方法に関しては、本発明の実施
例に関する記載中でより詳細に説明する。
The method for forming this single crystal will be explained in more detail in the description of the embodiments of the present invention.

(発明の目的) 本発明は、上記単結晶形成方法を利用して、単一の基板
丘に多種類の半導体素子を同時に形成することができる
半導体基材の製造方法を提供することを目的とする。
(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor substrate that can simultaneously form multiple types of semiconductor elements on a single substrate by using the above-mentioned single crystal formation method. do.

(問題点を解決するための手段) 上述した本発明の目的は、核形成密度の小さい非核形成
面(SNDS)と、単一核のみより一結晶成長するに充
分小さい面積を有し、前記非核形成面(SNDS)の被
形rti、密度(NDS )より大きい核形成密度(N
Dc)を有し、かつ該核形成密度(HD+、)が異なる
複数の核形成面(SNDL)とを設け、これら核形成面
(SNDL)に成長した単一の核を中心として単結晶を
成長させる段階で、所定の核形成条件により、前記複数
の核形成面(SNDL)のうち核形成密度(NDt)の
大きい核形成面(SNDL)に単結晶を成長させた後、
次に核形成密度(NDc)の大きい核形成面(SN D
 L )に前記核形成条件とは異なる条件により前記単
結晶とは異なる単結晶を成長させると共に、この単結晶
を該核形成面(SN OL )よりも大きい核形成密度
(NDL)を有する核形成面(Ss o t )に形成
した単結晶上に形成させることにより前記各々の核形成
面(!JNDL)に連続した所望の連続した半導体領域
を形成することを特徴とする半導体基材の製造方法によ
り達成される。
(Means for Solving the Problems) The above-mentioned object of the present invention is to have a non-nucleation surface (SNDS) with a low nucleation density and an area sufficiently small for one crystal to grow from only a single nucleus. The nucleation density (N
Dc) and a plurality of nucleation surfaces (SNDL) with different nucleation densities (HD+, ) are provided, and a single crystal is grown around a single nucleus grown on these nucleation surfaces (SNDL). In the step of growing a single crystal on a nucleation surface (SNDL) with a large nucleation density (NDt) among the plurality of nucleation surfaces (SNDL) under predetermined nucleation conditions,
Next is the nucleation surface (SND) with a large nucleation density (NDc).
L) is grown a single crystal different from the single crystal under conditions different from the nucleation conditions, and this single crystal is nucleated with a nucleation density (NDL) larger than the nucleation plane (SNOL). A method for manufacturing a semiconductor substrate, characterized by forming a desired continuous semiconductor region continuous to each of the nucleation planes (!JNDL) by forming it on a single crystal formed on a plane (Ss o t ). This is achieved by

(作用) 上述した本発明の半導体基材の製造方法において、核形
成密度の小さい非核形成面(SNDS)と、単一核のみ
より結晶成長するに充分小さい面積を有し、前記非核形
成面(SNDS)の核形成密度(NDS )より大きい
核形成密度(NDL)を有する核形成面(SNOL)と
が設けられた基材に対して、所定の核形成条件下で結晶
成長させることにより、前記被形r&密度(NDL)の
大きい核形成面(SNDL)に成長した単一の核を中心
としてこの核形成面(SsoL)にのみ単結晶を成長さ
せることができる。この場合、核形成密度(NIIs 
)の小さい核形成面(SNDS)には結晶は成長しない
(Function) In the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention described above, the non-nucleation surface (SNDS) has a non-nucleation surface (SNDS) with a low nucleation density and an area that is sufficiently small for crystal growth from only a single nucleus. By growing crystals under predetermined nucleation conditions on a substrate provided with a nucleation surface (SNOL) having a nucleation density (NDL) larger than the nucleation density (NDS) of the A single crystal can be grown only on this nucleation surface (SsoL) centered on a single nucleus grown on the nucleation surface (SNDL) with a large shaped r&density (NDL). In this case, the nucleation density (NIIs
) No crystals grow on the small nucleation surface (SNDS).

本発明においては、このような結晶成長を可能とした核
形成面(SNDL)が複数個、しかも夫々の核形成密度
(NDL )を異にして設けられている。従って、核形
成条件を特定することにより、まず最初に、核形成密度
(MDL)の最も大きい核形成面(SNDL)にのみ単
結晶を成長させることができる。
In the present invention, a plurality of nucleation surfaces (SNDL) that enable such crystal growth are provided, and each nucleation density (NDL) is different from each other. Therefore, by specifying the nucleation conditions, it is possible to initially grow a single crystal only on the nucleation plane (SNDL) with the largest nucleation density (MDL).

次いで、前述した核形成条件とは異なる核形成条件を設
定することにより、核形成密度(NDL)の次に大きい
、核形成面(SNDL)に前記単結晶とは異なる単結晶
を形成することができ、これと同時にこの単結晶を前記
した核形成密度(MOL )の最も大きい核形成面(S
NDL)に形成した単結晶の上に形成することができる
。以下、核形成条件を制御することにより、核形成密度
(NDc)の大きい核形成面(SNDL)から小さい核
形成面(SNDL)へと順次夫々の核形成面(SNDL
)に成長した単一の核を中心に単結晶を成長させ、同時
にこの単結晶を既に形成された夫々の核形成面(Sho
t)の最上層の単結晶上に形成することができる。かく
して複数の核形成面(SMOL)の夫々に所望の連続し
た半導体領域を形成することができ、各種の電子素子形
成の基材に供することが可能となる。
Next, by setting nucleation conditions different from the nucleation conditions described above, it is possible to form a single crystal different from the single crystal on the nucleation surface (SNDL), which is the next highest nucleation density (NDL). At the same time, the nucleation surface (S) with the largest nucleation density (MOL) of this single crystal
It can be formed on a single crystal formed in NDL). Hereinafter, by controlling the nucleation conditions, each nucleation surface (SNDL) is sequentially changed from a nucleation surface (SNDL) with a large nucleation density (NDc) to a nucleation surface (SNDL) with a small nucleation density (NDc).
), and at the same time grow this single crystal around each of the nucleation planes (Sho
t) can be formed on the top layer single crystal. In this way, desired continuous semiconductor regions can be formed on each of the plurality of nucleation planes (SMOL), and can be used as a base material for forming various electronic devices.

(実施例) 本発明の詳細な説明するにあたり、特願昭61−153
273に示された結晶成長方法について説明する。
(Example) In order to explain the present invention in detail, Japanese Patent Application No. 61-153
The crystal growth method shown in No. 273 will be explained.

この結晶成長方法は、堆積面上に選択的に堆積膜を形成
する選択堆積法を基礎とするものである0選択堆積法と
は、表面エネルギ、付着係数、脱離係数、表面拡散速度
等という薄膜形成過程での核形成を左右する因子の材料
間での差を利用して、基板上に選択的に薄膜を形成する
方法である。
This crystal growth method is based on a selective deposition method that selectively forms a deposited film on a deposition surface. This is a method of selectively forming a thin film on a substrate by utilizing differences between materials in factors that influence nucleation during the thin film formation process.

第4図(A)及び(B)は選択堆積法の説明図である。FIGS. 4(A) and 4(B) are explanatory diagrams of the selective deposition method.

まず同図に示すように、基板l上にこの基板lと上記因
子の異なる材料から成る薄膜2を所望部分に形成する。
First, as shown in the figure, a thin film 2 made of a material having the above-mentioned factors different from that of the substrate 1 is formed on a substrate 1 at a desired portion.

そして、適当な堆積条件によって適当な材料から成る薄
膜の堆積を行うと、薄膜3は薄$2上にのみ成長し、基
板1上には成長しないという現象を生じさせることがで
きる。この現象を利用することで、自己整合的に形成さ
れた薄膜3を成長させることができ、従来のようなレジ
ストを用いたリングラフィ工程の省略が可能となる。
If a thin film made of a suitable material is deposited under suitable deposition conditions, a phenomenon can be produced in which the thin film 3 grows only on the thin layer 2 and does not grow on the substrate 1. By utilizing this phenomenon, the thin film 3 formed in a self-aligned manner can be grown, and the conventional phosphorography process using a resist can be omitted.

このような選択形成法による堆積を行なうことができる
材料としては、例えば基板lとして5i02、薄膜2と
しテSi 、 GaAg 、 5i3Hs等、そして堆
積させる薄膜3としてSi 、W 、GaAs jnP
  等がある。
Materials that can be deposited by such a selective formation method include, for example, 5i02 as the substrate 1, Si, GaAg, 5i3Hs, etc. as the thin film 2, and Si, W, GaAs jnP as the thin film 3 to be deposited.
etc.

上述した原理を利用して、SiO2等の非晶質絶縁基板
上の所望位置にSi弔結晶を成長させ、このSi単結晶
表面に各種の電子素子を形成する方法について本発明の
実施例を図面に基づき説明する。
Examples of the present invention are shown in the drawings for a method of growing a Si crystal at a desired position on an amorphous insulating substrate such as SiO2 and forming various electronic devices on the surface of this Si single crystal using the above-mentioned principle. The explanation will be based on.

i1図及び第2図は本発明による実施例を説明するため
の工程図であり、同一の絶縁基板上に多種類の電子素子
としてサイリスタ、バイポーラトランジスタ、抵抗を同
時に作製するプロセスが示しである。
FIG. i1 and FIG. 2 are process diagrams for explaining an embodiment of the present invention, and show a process for simultaneously manufacturing a thyristor, a bipolar transistor, and a resistor as various types of electronic elements on the same insulating substrate.

まず、第1図(A)に示すように、下地基板4上に選択
核形成を可能にする核形成密度(DNs )の小さい薄
膜【非核形成面(SHDS)] 5を形成し、その上の
所望位置に核形成密度([1Ns)の小さい薄膜5に比
べてSi核形成密度(DNL)が十分大きく、しかも単
一の核だけが成長するように十分微細な面積を有する多
種類の5eed [核形成面(98111月7.8.9
を形成する。tjSi図(A)における各材料の核形成
密度(DNL)は核形成面7〉核形成面8〉核形成面9
〉非核形成面5である。ここで下地基体4の大きさ、結
晶構造及び組成は任意のものでよく通常の半導体技術で
作成した機能素子が形成された基板であってもよい。非
核形成面(Ssos)5の形成材料としては、例えばS
 i02とし、常圧CVD法により基板4上に堆積させ
る。又、核形成面(SNDL)7 、8 、9の形成材
料としては1例えばイオン注入によりドーズ量を核形成
面7の場合1×1011個/ctm?、核形成面8の場
合lX1016個/cm2.核形成面9の場合lX10
16個/am2、として核形成密度を制御する。5ee
d7 、8 、9の大きさとしては1〜4pm程度の蛍
小な略正方形のものとする。核形成面7,8.9のその
他の材料としては、例えば5i3Na を用いることが
でき、これは減圧CVD法で堆積した後、フォトエツチ
ング工程を経て形成することができる。この場合、核形
成面7,8.9の大きさとしては1〜48Lm程度の略
正方形のもので、厚さ300  程度のものが適する。
First, as shown in FIG. 1(A), a thin film [non-nucleation surface (SHDS)] 5 with a low nucleation density (DNs) that enables selective nucleation is formed on the base substrate 4, and then Various types of 5eed [5eed] having a sufficiently large Si nucleation density (DNL) compared to the thin film 5 with a small nucleation density ([1Ns) and a sufficiently small area so that only a single nucleus grows at the desired position. Nucleation surface (981November 7.8.9
form. The nucleation density (DNL) of each material in tjSi diagram (A) is nucleation surface 7>nucleation surface 8>nucleation surface 9
>Non-nucleation surface 5. The size, crystal structure, and composition of the base substrate 4 may be arbitrary, and it may be a substrate on which functional elements are formed using ordinary semiconductor technology. As a material for forming the non-nucleation surface (Ssos) 5, for example, S
i02 and deposited on the substrate 4 by atmospheric pressure CVD. In addition, the material for forming the nucleation surfaces (SNDL) 7, 8, and 9 is 1, for example, by ion implantation at a dose of 1×1011 pieces/ctm for the nucleation surface 7? , in the case of nucleation surface 8, 1×1016 pieces/cm2. For nucleation surface 9, lX10
The nucleation density is controlled as 16/am2. 5ee
The sizes of d7, 8, and 9 are approximately 1 to 4 pm and approximately square. As another material for the nucleation surfaces 7, 8.9, for example, 5i3Na can be used, which can be deposited by low pressure CVD and then formed through a photoetching process. In this case, the suitable size of the nucleation surfaces 7, 8.9 is approximately square with a size of about 1 to 48 Lm and a thickness of about 300 mm.

次に、第1図(A)に示すように、通常のエビタキシャ
lしI&長法を用いて、核形成面(SNDL)7にのみ
エピタキシャル成長を行う、この時、核形成条−件を適
当に設定すれば、5i02である非核形成面(Ssos
)5及び他の核形成面(SNDL)8 、9にはSi核
が形成されず、核形成面(SNDL)7上にのみSi核
を選択核形成させることができる。このための条件は、
ソースガス種によって異なるが1例えばH2とのモル%
比で5iHzC!21.2%、HCl 2.4%とし、
これにドーピングガス(PH3,8206等)を所望の
流11にだけ混合させ、温度960℃、圧力150To
rrの条件下で供給する。
Next, as shown in FIG. 1(A), epitaxial growth is performed only on the nucleation surface (SNDL) 7 using the usual epitaxial I&L method. At this time, the nucleation conditions are adjusted appropriately. If set, the non-nucleation surface (Ssos
) 5 and the other nucleation surfaces (SNDL) 8 and 9, Si nuclei are not formed, and Si nuclei can be selectively nucleated only on the nucleation surface (SNDL) 7. The conditions for this are
Although it varies depending on the source gas type, 1For example, mol% with H2
5iHzC in comparison! 21.2%, HCl 2.4%,
A doping gas (PH3, 8206, etc.) is mixed with this only in the desired flow 11, and the temperature is 960°C and the pressure is 150To.
Supplied under conditions of rr.

木実流側では、第1図(A)に示すように、単結晶の成
長初期段階では、nタイプのドーピングガスを使用して
、適当な大きさのn型Si単結晶6を成長させ、その後
、第1図(B)に示すように、ドーピングガスをpタイ
プに切り換えてn型S!単結晶6上にp型Si単結晶1
0を連続的にエピタキシャル成長させる。この時、ガス
系、ガス流量、温度、圧力等の条件を変えることにより
、核形成面(SNDL)8上にもp型Si単結晶を成長
させることができる。
On the wood flow side, as shown in FIG. 1(A), in the initial stage of single crystal growth, an n-type doping gas is used to grow an n-type Si single crystal 6 of an appropriate size. After that, as shown in FIG. 1(B), the doping gas is switched to p-type and n-type S! p-type Si single crystal 1 on single crystal 6
0 is continuously grown epitaxially. At this time, a p-type Si single crystal can also be grown on the nucleation surface (SNDL) 8 by changing conditions such as the gas system, gas flow rate, temperature, and pressure.

この場合の条件は、上記と同様に、ソースガス種、温度
、圧力により異なるが、ソースガス種は例えばH2との
モル%比で5iH2CI21.2%、HCl20%とし
、これにドーピングガス(PH3,8206等)を所望
の1&量だけ混合させ、温度960°C1圧力150T
orrの条件下で供給する。
The conditions in this case differ depending on the source gas type, temperature, and pressure, as described above, but the source gas type is, for example, 5iH2CI21.2% and HCl20% in a molar percentage ratio with H2, and the doping gas (PH3, 8206, etc.) in the desired amount, temperature 960°C, pressure 150T.
Supplied under conditions of orr.

さらに、第1図(C)に示すように、L述したn型Sl
結晶成長の条件下で、ドーピングガスをnタイプに切り
換えることにより、核形成面(SHDL)7上のP型S
i単結晶10、核形成面(Ssot)8上のp型Si単
結晶lO1及び核形成面(SNDL)9上にも適当な大
きさのn型Si単結晶11を連続的にエピタキシャル成
長させる。かくして、第1図(C)に示すように、核形
成面(SNDL)7上には連続して積層されたn−p−
n層から成る島状のSi単結晶が作成され、核形成面(
SNDL)8上には連続して積層されたn−p層から成
る島状のSi単結晶が作製され、核形成面(SNCIL
)9上にはn層のみから成る島状のSi単結晶が作製さ
れる。
Furthermore, as shown in FIG. 1(C), the n-type Sl
By switching the doping gas to n-type under the conditions of crystal growth, P-type S on the nucleation surface (SHDL) 7
An n-type Si single crystal 11 of an appropriate size is epitaxially grown continuously on the i single crystal 10, the p-type Si single crystal lO1 on the nucleation surface (Ssot) 8, and the n-type Si single crystal 11 on the nucleation surface (SNDL) 9. Thus, as shown in FIG. 1(C), n-p-
An island-shaped Si single crystal consisting of n layers is created, and the nucleation surface (
An island-shaped Si single crystal consisting of continuously laminated n-p layers is fabricated on the nucleation surface (SNCIL) 8.
) 9, an island-shaped Si single crystal consisting of only an n layer is produced.

次に、上述のように形成された各島状のSi単結晶を適
当な高さで平坦化する。この平坦化の方法としては、ラ
フピング・ボリシング法とエッチバッグ法とが代表的な
ものとして挙げられる。
Next, each island-shaped Si single crystal formed as described above is flattened to an appropriate height. Typical methods for this flattening include the roughing/boring method and the etch bag method.

ラッピング・ボリシング法とは、機械的ににSi単結晶
を上部から研磨しくラッピング)、さらに表面を薬品処
理と研磨によって鏡面仕上げ(ボリシング)を行う方法
である。
The lapping/borising method is a method in which a Si single crystal is mechanically polished from above (lapping) and the surface is further polished to a mirror finish (borising) by chemical treatment and polishing.

エッチバッグ法とは、Si単結晶を覆うようにレジスト
を適当な厚さに平坦に施し、RI E (Reacti
ve−Ion−Etching)によってレジストとS
i単結晶を一緒にエツチングしていく方法である。
In the etch bag method, a resist is flattened to an appropriate thickness so as to cover a Si single crystal, and then RIE (Reactive
resist and S by ve-Ion-Etching)
This is a method in which the i single crystals are etched together.

このような平坦化法により、第2図(A)に示すような
平坦化されたn−p層から成る円環状のSi単結晶が得
られる。又、第2図(B)及び(C)に示すように1通
常のエツチング方法により、外側の領域を分離して半導
体基材が作製される。ここで第2図(B)に示す半導体
基材は、第1図(D)における核形成面(SNDL)8
上に形成されたn−p−n層から成るSi単結晶に相当
し、第2図(C)に示す半導体基材は、第1図(G)に
おける核形成面(SNDL)7上に形成されたn−p−
n−p−n層から成るSi単結晶に相当している。そし
て、このように作製された半導体基材にサイリスタ、バ
イポーラトランジスタ、抵抗を形成する。この形成方法
としては、通常の半導体素子製造プロセスを用いること
ができる。即ち、第2図(B)に示すように、半導体基
材の内側のp型半導体領域にベース電極(図中(B) 
) 、外側の一方のn型半導体領域9にコレクタ電極(
図中(C) ) 、他方のn型半導体領域9にエミッタ
(図中(E))を形成することにより、n−p−n型バ
イポーラトランジスタが作られる。又、第2図(C)に
示すように、P型半導体領域とn型半導体領域とを交互
に積層させた4層の領域を用いて、外側の一方のn型半
導体領域にカソード電極(図中(K) ) 、内側の一
方のp型半導体領域にゲート電極(図中(G))、他方
のp型半導体領域にアノード電極(図中(A))を接続
することによりサイリスタを作製することができる。さ
らに、第1図(D)における核形成面(SNDL)9上
に形成された半導体基材に抵抗を作成する。上述のよう
な素子形成に際しては、第1図(C)で示すような島状
のSi単結晶を平坦化した後、熱酸化によりS i02
絶縁j模14を形成し、通常のリングラフィ工程でコン
タクト用孔を設け、ここに上記電極を例えばAI主電極
より接続する。
By such a planarization method, an annular Si single crystal consisting of a planarized n-p layer as shown in FIG. 2(A) can be obtained. Further, as shown in FIGS. 2(B) and 2(C), a semiconductor substrate is prepared by separating the outer region by a conventional etching method. Here, the semiconductor substrate shown in FIG. 2(B) has a nucleation surface (SNDL) 8 in FIG. 1(D).
The semiconductor substrate shown in FIG. 2(C), which corresponds to a Si single crystal consisting of an n-p-n layer formed on the nucleation surface (SNDL) 7 in FIG. 1(G), is formed on the nucleation surface (SNDL) 7 in FIG. n-p-
It corresponds to a Si single crystal consisting of npn layers. Then, a thyristor, a bipolar transistor, and a resistor are formed on the semiconductor base material produced in this way. As this formation method, a normal semiconductor element manufacturing process can be used. That is, as shown in FIG. 2(B), a base electrode ((B) in the figure) is formed in the p-type semiconductor region inside the semiconductor substrate.
), a collector electrode (
By forming an emitter ((E) in the figure) in the other n-type semiconductor region 9 ((C) in the figure), an n-p-n type bipolar transistor is manufactured. Furthermore, as shown in FIG. 2(C), a cathode electrode (Fig. (Middle (K)), a thyristor is manufactured by connecting a gate electrode ((G) in the figure) to one of the inner p-type semiconductor regions and an anode electrode ((A) in the figure) to the other p-type semiconductor region. be able to. Furthermore, a resistor is created in the semiconductor base material formed on the nucleation surface (SNDL) 9 in FIG. 1(D). When forming the above-mentioned element, after flattening the island-shaped Si single crystal as shown in FIG. 1(C), Si02
An insulating pattern 14 is formed, a contact hole is formed by a normal phosphorography process, and the electrode is connected to the contact hole through, for example, an AI main electrode.

なお、上記実施例においては電子素子として3種のもの
を作製する方法が示しであるが、本発明によれば、同一
基板上に作成される素子の種類及び個数は適宜選択可能
であることはいうまでもなく、上記サイリスタ、バイポ
ーラトランジスタ、抵抗の他に、例えばnMOs 、 
pMOs 、ダイオード等多種類の素子を作製すること
が可能である。
Although the above embodiment shows a method for manufacturing three types of electronic devices, according to the present invention, the type and number of devices to be formed on the same substrate can be selected as appropriate. Needless to say, in addition to the above-mentioned thyristors, bipolar transistors, and resistors, for example, nMOS,
It is possible to produce many types of elements such as pMOs and diodes.

(発明の効果) 以上説明したように、本発明の半導体基材の製造方法に
よれば、単一の半導体基材の所望する位置に所望の単結
晶から成る半導体領域を形成することができ、単一の半
導体基材に同時に各種の電子素子を作製することが可能
となる。
(Effects of the Invention) As explained above, according to the method for manufacturing a semiconductor base material of the present invention, a semiconductor region made of a desired single crystal can be formed at a desired position of a single semiconductor base material, It becomes possible to simultaneously manufacture various electronic devices on a single semiconductor substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図(A)〜(D)は本発明の半導体基材の製造方法
を示す工程図、第2図(A)は本発明の半導体基材の製
造工程における半導体基材の平面図、第2図(B)及び
(C)は前記半導体基材に作製された電子素子の具体例
を示す平面図、第3図(A)及び(B)は絶縁基板上に
形成された単結晶の構成例を示す概略的部分断面図、第
4図(A)及び(B)は選択堆績法の説明図である。 1・・・基板 2…5eed 3・・・島状の単結晶 4・・・下地基板 5・・・薄膜[非核形成面(SNDS)]6.11・・
・n型Si単結晶 7 、8 、9−−−seed [核形成面(5801
月10・・・p型Si単結晶 代理人  弁理士 山 下 穣 平 (C) (D) 第牛図 (A)
1(A) to (D) are process diagrams showing the method for manufacturing a semiconductor substrate of the present invention, FIG. 2(A) is a plan view of the semiconductor substrate in the manufacturing process of the semiconductor substrate of the present invention, and FIG. Figures 2 (B) and (C) are plan views showing specific examples of electronic devices fabricated on the semiconductor substrate, and Figures 3 (A) and (B) are single crystal configurations formed on an insulating substrate. FIGS. 4(A) and 4(B), which are schematic partial cross-sectional views showing an example, are illustrations of the selective deposition method. 1...Substrate 2...5eed 3...Island-shaped single crystal 4...Underlying substrate 5...Thin film [non-nucleation surface (SNDS)]6.11...
・N-type Si single crystal 7, 8, 9---seed [nucleation surface (5801
Month 10...P-type Si single crystal agent Patent attorney Johei Yamashita (C) (D) No. 10 (A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  核形成密度の小さい非核形成面(S_N_D_S)と
、単一核のみより結晶成長するに充分小さい面積を有し
、前記非核形成面(S_N_D_S)の核形成密度(N
D_S)より大きい核形成密度(ND_L)を有し、か
つ該核形成密度(HD_L)が異なる複数の核形成面(
S_N_D_L)とを設け、これら核形成面(S_N_
D_L)に成長した単一の核を中心として単結晶を成長
させる段階で、所定の核形成条件により、前記複数の核
形成面(S_N_D_L)のうち核形成密度(ND_L
)の大きい核形成面(S_N_D_L)に単結晶を成長
させた後、核形成密度(ND_L)の次に大きい核形成
面(S_N_D_L)に前記核形成条件とは異なる条件
により前記単結晶とは異なる単結晶を成長させると共に
、この単結晶を該核形成面(S_N_D_L)よりも大
きい核形成密度(ND_L)を有する核形成面(S_N
_D_L)に形成した単結晶上に形成させることにより
前記各々の核形成面(S_N_D_L)に所望の連続し
た半導体領域を形成することを特徴とする半導体基材の
製造方法。
A non-nucleation surface (S_N_D_S) with a low nucleation density and a nucleation density (N
A plurality of nucleation surfaces (
S_N_D_L) and these nucleation surfaces (S_N_
At the stage of growing a single crystal centered on a single nucleus grown on the nucleation surface (D_L), the nucleation density (ND_L) of the plurality of nucleation planes (S_N_D_L) is
) After growing a single crystal on the nucleation surface (S_N_D_L) with a large nucleation density (ND_L), a nucleation surface (S_N_D_L) with the next largest nucleation density (ND_L) has a nucleation surface different from the single crystal due to conditions different from the nucleation conditions. While growing a single crystal, this single crystal is grown on a nucleation surface (S_N_D_L) having a larger nucleation density (ND_L) than the nucleation surface (S_N_D_L).
A method for manufacturing a semiconductor substrate, characterized in that a desired continuous semiconductor region is formed on each of the nucleation surfaces (S_N_D_L) by forming a desired continuous semiconductor region on each of the nucleation surfaces (S_N_D_L).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5243200A (en) * 1990-11-22 1993-09-07 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor device having a substrate recess forming semiconductor regions

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5243200A (en) * 1990-11-22 1993-09-07 Canon Kabushiki Kaisha Semiconductor device having a substrate recess forming semiconductor regions
US5602057A (en) * 1990-11-22 1997-02-11 Canon Kabushiki Kaisha Process of making a semiconductor device using crystal growth by a nucleation site in a recessed substrate and planarization

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