JPH0118575B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0118575B2
JPH0118575B2 JP60142458A JP14245885A JPH0118575B2 JP H0118575 B2 JPH0118575 B2 JP H0118575B2 JP 60142458 A JP60142458 A JP 60142458A JP 14245885 A JP14245885 A JP 14245885A JP H0118575 B2 JPH0118575 B2 JP H0118575B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
silicon
protective film
silicon film
reference example
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
JP60142458A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6175513A (ja
Inventor
Tadashi Saito
Nobuo Kodera
Shigekazu Minagawa
Takashi Tokuyama
Takao Myazaki
Haruo Ito
Hiroshi Tamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP60142458A priority Critical patent/JPS6175513A/ja
Publication of JPS6175513A publication Critical patent/JPS6175513A/ja
Publication of JPH0118575B2 publication Critical patent/JPH0118575B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/29Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
    • H10P14/2901Materials
    • H10P14/2921Materials being crystalline insulating materials
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/24Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3404Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
    • H10P14/3411Silicon, silicon germanium or germanium
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/38Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by treatments done after the formation of the materials
    • H10P14/3802Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth

Landscapes

  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は結晶性の優れたシリコン結晶膜の製造
方法に関する。
現在、シリコンを用いる半導体装置ではチヨコ
ラルスキー法で作成した単結晶インゴツトをスラ
イスし、研磨した厚さ置200μmのウエハーが用
いられている。しかし、半導体装置ではウエハー
の表面近傍しか利用されず大部分無駄となつてお
り、素子の低コスト化への1つの障害となつてい
る。また、シリコン層が厚いこいことが素子分離
を困難とし高速LSIの開発を難しくしている。
1つの解決法としてサフアイア結晶上にシリコ
ン薄膜をエピタキシヤル成長させるSOS技術があ
るが、サフアイア結晶が高く素子の低コスト化に
は問題がある。
以上の問題点を解決するため安価な基板上に移
結晶シリコン膜を形成して半導体素子を作成する
試みが行われている。しかし、従来の方法では結
晶粒径が0.1〜10μmと小さく性能の充分な素子は
得られていない。性能を改善するには粒径を大き
く粒界での少数キヤリアの再結合を減少させる必
要があり、そのためシリコンの融点近傍で多結晶
膜を加熱し結晶粒を成長させ最終的には単結晶膜
を得ようとする試みがなされている。しかるに、
融点以下の加熱では粒成長は速やかに進行せず
(C.D.Ouwens and H.Heijigers、App.Phys.
Letters、Vol.26、No.10、569(1975)参照)、また
融点以上ではシリコン融液が表面張力のため球状
になり厚さの均一な膜は得られない。
本発明は多結晶シリコン膜の融溶時表面張力に
よる膜の凝集を防止するため、アルミナ等の絶縁
性非単結晶基板もしくは基板に形成された金属膜
上に設けられたシリコン膜上に保護膜を設けるこ
とを特徴とするものである。従来、表面張力を低
下させる保護膜を設け結晶性を向上させる方法は
InSbにおいて知られているが、(H.H.Wieder、
Solid State Communication、Vol.3、159
(1965))Siに関しては全く知られていない。
本発明者は多結晶シリコンの再結晶化用の保護
膜としては単結晶シリコンデバイスのパツシベー
シヨン用の各種の酸化物膜が適していることを見
出した。たとえば、SiO2、Al2O3、In2O3
SnO2、Al2O3−SiO2、B2O3−SiO2、P2O5、P2O5
−SiO2、PbOを含む低融点ガラス、さらには上
記各種の組合せを含む多成分系ガラス(例えば
7059ガラス)などが適している。上記各種ガラス
膜の中で、B2O3−SiO2系およびP2O5−SiO2系ガ
ラスは組成を適当に選ぶことによりSiと熱膨張係
数を一致させることができ加熱時および冷却時ク
ラツクの生じない保護膜として適当である。この
ようなガラスとしては他のPbO−B2O3−Al2O3
SiO2系、PbO−Al2O3−SiO2系、PbO−B2O3
ZnO−SiO2系およびPbO−B2O3−Al2O3−ZnO−
SiO2系ガラス等がある。シリコン膜が溶融する
時シリコンは収縮し、冷却して凝固する時約9%
膨張するので保護膜に大きな応力がかかる。保護
膜はかかる応力により亀裂もしくは剥離を生ずる
ことは好ましくなく、またこれを防止するにはシ
リコン膜の溶融時もしくは再結晶化時に保護膜が
軟化していることが応力緩和上必要である。
上記各種硅酸塩ガラスは一般にSiの融点近傍で
は軟化し保護膜として適当なものである。この種
の酸化物膜は軟化点が著しく低い場合一般に流動
しやすくなりシリコン表面が凹凸を呈しやすくな
る。この場合、軟化しない硬い膜を軟化する酸化
物膜上に被着して2層膜を形成するとかかる問題
を克服できる。また、上記ガラス膜の中でB2O3
−SiO2系もしくはP2O5−SiO2系などの硅酸塩ガ
ラス膜は再結晶化時の保護膜として有効であるの
みならずBもしくはの不純物を基板結晶中にド
ーピングすることにも有効であることは言う迄も
ない。
以上酸化膜について説明してきたがシリコンと
ぬれ性の良い他の物質も有効であつた。ぬれの良
他の物質として、BN、AIN、GaN、Si2N4など
の窒化物、B4C、Al4C3、SiCなどの炭化物およ
び炭素などがある。これらの物質は一般に酸化物
に比べぬれが良く特に炭素および炭化物はシリコ
ンにほぼ完全にぬれる。
以上の保護膜形成法として、化学蒸着法、スパ
ツタ法、電子ビーム蒸着法およびガラス溶着法な
ど通常の膜形成法が使用され得る。また、シリコ
ン膜表面の直接酸化、窒化および炭化も同様に有
効である。
再結晶化前のシリコン膜は通常多結晶膜である
が非晶質膜についても有効である。かかる非晶質
膜はシランガスを用いる化学蒸着法もしくは電子
蒸着法などにより低温で作成される。また、シリ
コン膜としてはシリコン膜と他の物質からなる多
層もしくは他の物質を含むシリコン膜も有効であ
る。他の物質として、アルミニウム、すず、チタ
ン、ジルコニウム、ニオブおよび白金などの各種
金属および化合物があり、これらの物質とシリコ
ンとの合金の融点はシリコンより低くなり低温再
結晶化法として有利である。
以下、参考例と共に本発明を実施例を用いて詳
細に説明する。
参考例 1 アルミナ基板上に化学蒸着法により多結晶シリ
コン膜を堆積後、該シリコン膜上にアルミナ膜を
被着しシリコンの融点以上に加熱し冷却後再結晶
化を行なつた。以下、第1図にて参考例を説明す
る。
まず、アルミナ板1を有機溶媒中で超音波洗浄
後、高周波加熱炉へ挿入し1100℃に加熱し、トリ
クロルシランガスを流し5μm厚の多結晶シリコ
ン層2を形成した。多結晶層の粒径を透過電子顕
微鏡を用いて調べた所、平均粒径は約1μmであ
つた。
つぎに、上記試料を400℃に加熱しトリイソブ
チアルミニウムガスの酸化により厚さ0.7μmのア
ルミナ膜3を多結晶シリコン層2の上に被着し
た。
この試料を酸素ガス雰囲気中1420℃で10分間加
熱した。この結果、シリコン膜は溶融し冷却中再
結晶化した。再結晶化シリコン膜の粒径は第2mm
と再結晶化前の値に比べ桁高いに大きくなつた。
参考例 2 アルミナ基板上に化学蒸着法により多結晶シリ
コン膜を堆積後、該シリコン該上にリン硅酸塩ガ
ラス膜を被着しシリコンの融点以上に加熱するこ
とにより、再結晶化を行なつた。以下、第1図に
て本参考例を説明する。
まず、アルミナ板1を有効溶媒中で超音波洗浄
後、高周波加熱炉へ挿入し1100℃に加熱し、トリ
クロルシランガスを流し20μm厚の多結晶シリコ
ン膜2を形成した。多結晶層の粒径を透過電子顕
微鏡を用いて調べた所、平均粒径は約1μmであ
つた。
つぎに、上記試料を400℃に加熱しPH3−SiH4
系ガスを用いる化学蒸着法により5モル%の
P2O5を含むリン硅酸塩ガラス膜3を1μm多結晶
膜2上に被着した。
この試料を空気雰囲気中1420℃で10分間加熱し
た。その結果、シリコン膜が溶融し急冷中にデン
ドライト状に再結晶化した。デンドライト結晶の
長さは約1cm、幅約1mmと考結晶化前の直置1μ
mに比べ桁いに大きな粒径となつた。リン硅酸塩
ガラス膜を被覆しないと、シリコン膜は溶融時に
凝集して球集して球状になりアルミナ基板面が露
出してしまう。
参考例 3 アルミナ基板に参考例1と同様な方法で多結晶
シリコンを堆積後、水蒸気中1000℃で1時間加熱
し表面を酸化した。酸化膜の厚さは約0.5μmであ
つた。
この試料を参考例1と同様の方法で熱処理を行
ない、同程度の再結晶化シリコン膜を得た。
参考例 4 炭素基板上に参考例1と同様な方法で50μm厚
さの多結晶シリコンを堆積した。
この試料を1100℃に加熱しシランガスとアンモ
ニアガスの反応により窒化シリコン膜1.0μmをシ
リコン表面に被着した。その後、低融点ガラスの
粉末を該窒化シリコン膜上に載せて加熱溶融し厚
さ5μmのガラス膜を形成した。
これをアルゴンガス気流中1420℃に加熱後冷却
し再結晶化を行なつた。シリコン膜の結晶性は参
考例1と同様であつた。
参考例 5 アルミナ基板上に多結晶シリコン膜を形成後ア
ンモニアもしくは窒素雰囲気中約1300℃に加熱
し、シリコン表面を窒化した。
その後、参考例4と同様な方法で該窒化膜上に
低融点ガラス膜を形成し同様な熱処理を行ない同
程度の再結晶化膜を得た。
参考例 6 炭素基板上に参考例1と同様な方法で50μm厚
さの多結晶シリコンを堆積した。
この試料を1300℃に加熱しシリコンとプロパン
ガスの反応により炭化硅素膜を被着し、参考例4
と同様な方法で熱処理した。その結果、参考例1
と同程度の再結晶化膜を得た。
参考例 7 炭素基板上に参考例1と同様な方法で50μm厚
の多結晶シリコン膜を形成した。このシリコン膜
表面に真空蒸着法により炭素膜を0.5μm被着し
た。この試料を参考例4と同様な方法で熱処理し
同程度の結晶性を有する再結晶化膜を得た。
参考例 8 炭素基板上に参考例1と同様な方法で50μm厚
の多結晶シリコン膜を形成した。この試料を炭素
含有ガス中で1350℃に加熱しシリコン表面を炭化
した。
この試料を参考例4と同様な方法で熱処理を行
ない参考例1で得た結晶性に近い再結晶化膜を得
ることができた。
実施例 1 アルミナ基板上に金属チタンを蒸着後、多結晶
シリコン膜を堆積し硼硅酸塩ガラス膜と酸化硅素
膜の2重膜を被着し再結晶化を行なつた。以下、
第2図にて本発明を説明する。
まず、アルミナ基板11を洗浄し真空蒸着装置
に挿入した。電子ビーム蒸着法により、アルミナ
基板11上に約0.1μm厚のチタン膜12を形成
し、さらに参考例1と同様な方法で20μm厚の多
結晶層13を堆積した。
つぎに、この試料を400℃に加熱しB2H6SiH2
系をガスを用いる化学蒸着法により該多結晶膜1
3上に17モル%のB2O3を含む硼硅酸塩ガラス膜
14を0.8μm、さらにその上に酸化硅素膜15を
0.2μmを被着した。SiO2膜15は、硼硅酸塩ガラ
ス膜14が湿気を吸収し劣化することを防ぐため
と膜14が軟化して流動することを防ぐため設け
ている。
この試料を酸素中1380℃で10分間加熱してシリ
コン膜を溶融し約1℃/分の速度で冷却し、試料
を再結晶化した。再結晶化した結晶の粒径は約
0.5cmであり再結晶化前に比べ粒径が著しく大き
くなつた。
実施例 2 アルミナ基板上に電子ビーム蒸着法により非晶
質シリコン膜置1μmを被着し実施例1と同様な
2層膜を該シリコン膜表面に形成した。
この試料を実施例1と同様な方法で熱処理し、
同程度の結晶性を有する再結晶化膜を得た。
以上、本発明を試料を均一に加熱して冷却した
場合すなわち均一再結晶化について述べたが、さ
らに電子ビームやレーザービームを用いる微小帯
域再結晶化法(Micro−zone
Recrystallization)、または温度勾配中の再結晶
化法と本発明を組合わせてもシリコン膜の結晶性
を向上させうることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は参考例を示す多層膜の構造図、第2図
は本発明に係る実施例を説明するための図であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 絶縁性非単結晶基板上に形成された多結晶シ
    リコンもしくは非晶質シリコン膜上に第1の保護
    膜を形成した後、第2の保護膜を形成する工程
    と、該シリコン膜が溶融し且つ該第2の保護膜は
    軟化しないが該第1の保護膜が軟化する温度に加
    熱し、該シリコン膜が液相成長によつて再結晶化
    し且つ該第1の保護膜が軟化している温度に移行
    する工程を含むことを特徴とするシリコン結晶膜
    の製造方法。 2 基板上に設けた金属膜上に形成された多結晶
    シリコン膜もしくは非晶質シリコン膜上に第1の
    保護膜を形成する工程と、該シリコン膜が溶融
    し、且つ該第1の保護膜が軟化する温度に加熱
    し、該シリコン膜が液相成長によつて再結晶化し
    且つ該第1の保護膜が軟化している温度に移行す
    る工程を含むことを特徴とするシリコン結晶膜の
    製造方法。 3 基板上に設けた金属膜上に形成された多結晶
    シリコン膜もしくは非晶質シリコン膜上に第1の
    保護膜を形成した後、第2の保護膜を形成する工
    程と、該シリコン膜が溶融し且つ該第2の保護膜
    は軟化しないが該第1の保護膜が軟化する温度に
    加熱し、該シリコン膜が液相成長によつて再結晶
    化し且つ該第1の保護膜が軟化している温度に移
    行する工程を含むことを特徴とするシリコン結晶
    膜の製造方法。
JP60142458A 1985-07-01 1985-07-01 シリコン結晶膜の製造方法 Granted JPS6175513A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60142458A JPS6175513A (ja) 1985-07-01 1985-07-01 シリコン結晶膜の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60142458A JPS6175513A (ja) 1985-07-01 1985-07-01 シリコン結晶膜の製造方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12331375A Division JPS6046539B2 (ja) 1975-10-15 1975-10-15 シリコン結晶膜の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6175513A JPS6175513A (ja) 1986-04-17
JPH0118575B2 true JPH0118575B2 (ja) 1989-04-06

Family

ID=15315783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60142458A Granted JPS6175513A (ja) 1985-07-01 1985-07-01 シリコン結晶膜の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6175513A (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5123975A (en) * 1989-03-28 1992-06-23 Ricoh Company, Ltd. Single crystal silicon substrate
CN101790774B (zh) * 2007-06-26 2012-05-02 麻省理工学院 半导体晶圆在薄膜包衣中的重结晶以及有关工艺

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4843423A (ja) * 1971-10-04 1973-06-23
BE789904A (fr) * 1971-10-12 1973-04-10 Wellcome Found Procedes de synthese organique

Also Published As

Publication number Publication date
JPS6175513A (ja) 1986-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI736554B (zh) SiC複合基板之製造方法
US3341361A (en) Process for providing a silicon sheet
JPS6046539B2 (ja) シリコン結晶膜の製造方法
JPH0118575B2 (ja)
US4128681A (en) Method for producing an InSb thin film element
JP2708559B2 (ja) 結晶性半導体膜の形成方法
US6951585B2 (en) Liquid-phase growth method and liquid-phase growth apparatus
JPH0952797A (ja) 炭化ケイ素薄膜および炭化ケイ素薄膜積層基板の製造方法
JP2532252B2 (ja) Soi基板の製造方法
JP4142931B2 (ja) 粒状シリコン結晶の製造装置および製造方法
JP3851416B2 (ja) 結晶シリコン膜の製法
JP2699329B2 (ja) 単結晶薄膜の形成方法
JPH101392A (ja) 結晶シリコン薄膜の形成方法
JPS5928326A (ja) 3次元集積回路部材の製造方法
JPH0354819A (ja) Soi基板の製造方法
JPH03116924A (ja) 単結晶半導体薄膜の製造方法
JP2000306915A (ja) シリコンウエハの製造方法
JPH02105517A (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6341210B2 (ja)
JPH0562898A (ja) 単結晶膜の製造方法
JPS6152971B2 (ja)
JPH0746683B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS6126598A (ja) ゲルマニウム薄膜結晶の製造方法
JPS5932437B2 (ja) 帯状シリコン結晶の製造装置
JPS6126211A (ja) 半導体結晶成長方法