JPH01320291A - 単結晶薄膜の製造方法 - Google Patents
単結晶薄膜の製造方法Info
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- JPH01320291A JPH01320291A JP15195988A JP15195988A JPH01320291A JP H01320291 A JPH01320291 A JP H01320291A JP 15195988 A JP15195988 A JP 15195988A JP 15195988 A JP15195988 A JP 15195988A JP H01320291 A JPH01320291 A JP H01320291A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
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）
単結晶薄膜を利用する総ての電子デバイスに関する利用
。
。
（従来の技術）
多結晶薄膜を単結晶薄膜に変換する試みは数多くなされ
てきた。 シリコンの場合には、グラフオエピタキシ
ー、Ｚ Ｍ Ｒ（Ｚ ｏｎｅ Ｍｅｌｔｉｎｇ Ｒｅｃ
ｒｉｓｔａｌｉｚａｔｉｏｎ ）、レーザー・ビーム再
結晶化法、電子ビーム再結晶化法、横方向固相方位成長
法などが挙げられる。
てきた。 シリコンの場合には、グラフオエピタキシ
ー、Ｚ Ｍ Ｒ（Ｚ ｏｎｅ Ｍｅｌｔｉｎｇ Ｒｅｃ
ｒｉｓｔａｌｉｚａｔｉｏｎ ）、レーザー・ビーム再
結晶化法、電子ビーム再結晶化法、横方向固相方位成長
法などが挙げられる。
しかし、高温で熱処理をするような方法は三次元ＩＣな
どを作るには適していいない。 と言うのは、高温熱処
理によってすでに作り込まれているＭＯＳ）ランシスタ
ーの特性がかわってしまうからである。
どを作るには適していいない。 と言うのは、高温熱処
理によってすでに作り込まれているＭＯＳ）ランシスタ
ーの特性がかわってしまうからである。
また、低温度で処理をすると結晶化の速度が極めて遅＜
、例えば４５０°Ｃでは１〇−目ｃｍ／ｓｅｃ程度で、
実用には供せられない。
、例えば４５０°Ｃでは１〇−目ｃｍ／ｓｅｃ程度で、
実用には供せられない。
単結晶化のスピードを上げるために、結晶化に寄与する
空孔密度を増やすために高エネルギー・イオンの照射も
試みられているが、低温においてはそれ程成長速度は改
善されていない。 例えば、４００°Ｃｒｙ、６ＭｅＶ
のＮｅ”イオンを照射した場合の成長速度は２００オグ
ストローム／１０”イオン／ ｃ ｍ ” である。
空孔密度を増やすために高エネルギー・イオンの照射も
試みられているが、低温においてはそれ程成長速度は改
善されていない。 例えば、４００°Ｃｒｙ、６ＭｅＶ
のＮｅ”イオンを照射した場合の成長速度は２００オグ
ストローム／１０”イオン／ ｃ ｍ ” である。
その他の改善策として、不純物の添加も試みられたが、
−桁程度の改善しかできていない。
−桁程度の改善しかできていない。
また、できた単結晶の結晶の質も余り良いものではなく
、格子欠陥の密度も大きい。
、格子欠陥の密度も大きい。
（発明が解決しようとする問題点）
三次元１ｃを作ろうとすると、基板の性質に関係無く単
結晶の方位が自由にコントロールできなくてはならない
。 また、すでに作り込まれた下の層のＭＯＳトランジ
スターの特性に影響が無いよう、単結晶は低温で成長さ
せなくてはならない。 これらの要求は三次元ＩＣのみ
ならず表示パネルのアクティブ・マトリックスを作ると
きにも必要である。
結晶の方位が自由にコントロールできなくてはならない
。 また、すでに作り込まれた下の層のＭＯＳトランジ
スターの特性に影響が無いよう、単結晶は低温で成長さ
せなくてはならない。 これらの要求は三次元ＩＣのみ
ならず表示パネルのアクティブ・マトリックスを作ると
きにも必要である。
（間組を解決するための手段および作用）多結晶薄膜を
蒸着する時に、飛来するイオン、あるいは原子の結晶ｔ
ｌｌ造に及ぼす効果を単結晶薄膜の製造に使用するのが
本発明の目的である。
蒸着する時に、飛来するイオン、あるいは原子の結晶ｔ
ｌｌ造に及ぼす効果を単結晶薄膜の製造に使用するのが
本発明の目的である。
１９５７年に、Ｅ ｖａｎｃｅ Ｄ 、 Ｍ 、 、
Ｗ ｉｌｌｉａｍ、 Ｈ。
Ｗ ｉｌｌｉａｍ、 Ｈ。
（Ａｃｔａ Ｃｒｙｓｔ、、Ｃａｍｂ、、５ （
１９５７） 、Ｐ、７３１）は鉄を蒸着した時に、鉄
の蒸発原子の飛来方向が＜１．１．１〉軸になる様に鉄
の結晶が成際に、ＨＬ４．、＝ ’Ｊｌ−ゲ・・トと基
板の間に適当な・・イアスミ圧を加えると、強固な薄膜
となり、基板に並行な結晶面は（１，１，１）になるこ
とを報告している（日経マイクロデバイス、１９８７
１０月）。
１９５７） 、Ｐ、７３１）は鉄を蒸着した時に、鉄
の蒸発原子の飛来方向が＜１．１．１〉軸になる様に鉄
の結晶が成際に、ＨＬ４．、＝ ’Ｊｌ−ゲ・・トと基
板の間に適当な・・イアスミ圧を加えると、強固な薄膜
となり、基板に並行な結晶面は（１，１，１）になるこ
とを報告している（日経マイクロデバイス、１９８７
１０月）。
日新電機もスパッター中にＡｒ”イオン・ビームで基板
表面を照射すると、微結晶の方向が揃うことを報告して
いる（日経産業新−間 、ｘ９．５７ｊｘＯ月２０日）
。
表面を照射すると、微結晶の方向が揃うことを報告して
いる（日経産業新−間 、ｘ９．５７ｊｘＯ月２０日）
。
これらの報告によると、結晶方向が揃っていても依然と
して、多結晶薄膜であり、＜１．１．１〉軸のまわりに
任意の角度回転した微結晶の集合体である。 蒸着原子
、あるいはイオン・ビームのエネルギーが２０エレクト
ロン・ボルト以下であれば、基板上の原子を逆スパッタ
ーすること無しクトロン・ボルト程度の高エネルギー粒
子で照射すると逆にエネルギーに逆比例して成長速度が
悪くなることも報告されている（ Ｒ、Ｇ 、 Ｅ ｌ
ｌｉｍａｎｅｔ ａｌ、 Ｂ ｅａｍ−Ｓ ｏｌｉｄ
Ｉ ｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｐ ｈａｓｅ
Ｔ ｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ、 Ｎ ｏｒｔｈ
Ｈｏｌｌａｎｄ、 Ｎ ｅｗ Ｙ ｏｒｋ １９８６
ｐ、３１９）。
して、多結晶薄膜であり、＜１．１．１〉軸のまわりに
任意の角度回転した微結晶の集合体である。 蒸着原子
、あるいはイオン・ビームのエネルギーが２０エレクト
ロン・ボルト以下であれば、基板上の原子を逆スパッタ
ーすること無しクトロン・ボルト程度の高エネルギー粒
子で照射すると逆にエネルギーに逆比例して成長速度が
悪くなることも報告されている（ Ｒ、Ｇ 、 Ｅ ｌ
ｌｉｍａｎｅｔ ａｌ、 Ｂ ｅａｍ−Ｓ ｏｌｉｄ
Ｉ ｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｐ ｈａｓｅ
Ｔ ｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ、 Ｎ ｏｒｔｈ
Ｈｏｌｌａｎｄ、 Ｎ ｅｗ Ｙ ｏｒｋ １９８６
ｐ、３１９）。
以上のことから、単結晶の二つの相異なる＠稠密面に垂
直な二方向から２０エレクトロン・ボルト程度の低エネ
ルギーのイオン・ビームを蒸着中あるいは蒸着後に照射
してやれば、多結晶薄膜中の微結晶のうち、これら二方
向に垂直な面が同時に最稠密面になるようなものだけが
、すなけち単結晶だけが選択的に成長する。
直な二方向から２０エレクトロン・ボルト程度の低エネ
ルギーのイオン・ビームを蒸着中あるいは蒸着後に照射
してやれば、多結晶薄膜中の微結晶のうち、これら二方
向に垂直な面が同時に最稠密面になるようなものだけが
、すなけち単結晶だけが選択的に成長する。
面心立方の結晶構造の場合、基板表面に並行な結晶面を
（１，ｌ、ｌ、）、 （１，ｌ、Ｏ）、（１、Ｏ，Ｏ
）にする時のイオン・ビームの照射方向第一図にしめす
。
（１，ｌ、ｌ、）、 （１，ｌ、Ｏ）、（１、Ｏ，Ｏ
）にする時のイオン・ビームの照射方向第一図にしめす
。
これらの操作は比較的低温でも行えるので多層のデバイ
スを作る時には都合が良い。
スを作る時には都合が良い。
（実施例−１）
第二図は本発明の第一の実施例を示す説明図で、シリコ
ンの単結晶薄膜の製造装置である。
ンの単結晶薄膜の製造装置である。
（１５）は基板であり、シリコン基板に熱酸化によって
５０００オグストロームのＳｉｇｎをつけたものである
。 （１１）、（１３）、（１４）はＫ ａｕｆｆｍ
ａｎ型のイオン−ソースで（１１）はターゲットをスパ
ッターするためのものであり、加速エネルギーは５００
エレクトロン・ボルト程度、電流密度は１０ ｍ ａ
／ ｃ ｍ ”程度のものである、 （１３）、（１
４）は基板表面を照射するためのアラシスト用イオン・
ソースであり、加速エネルギーは２０ボルト程度、電流
密度は１ｍａ／ｃｍ”程度のものである。 （１２）
はターゲットで通常のシリコン基板である。
５０００オグストロームのＳｉｇｎをつけたものである
。 （１１）、（１３）、（１４）はＫ ａｕｆｆｍ
ａｎ型のイオン−ソースで（１１）はターゲットをスパ
ッターするためのものであり、加速エネルギーは５００
エレクトロン・ボルト程度、電流密度は１０ ｍ ａ
／ ｃ ｍ ”程度のものである、 （１３）、（１
４）は基板表面を照射するためのアラシスト用イオン・
ソースであり、加速エネルギーは２０ボルト程度、電流
密度は１ｍａ／ｃｍ”程度のものである。 （１２）
はターゲットで通常のシリコン基板である。
装置の全体の構成はイオン・ビーム・スパッター装置そ
のものである。 但し、アツシスト用イオン・ソースが
二つあること、この加速エネルギーが極めて低いことが
ことなる。
のものである。 但し、アツシスト用イオン・ソースが
二つあること、この加速エネルギーが極めて低いことが
ことなる。
イオンとしてＡｒ＋イオンを使用し、動作時の真空度は
１０−’Ｔｏｒｒである。 （１１）、（１２）、（
１５）の位置関係、すなはちスパッター・イオン・ソー
ス、ターゲット、基板の位置関係はスパッターされたシ
リコン原子が基板の表面にほぼ垂直に入射する様に配置
する。
１０−’Ｔｏｒｒである。 （１１）、（１２）、（
１５）の位置関係、すなはちスパッター・イオン・ソー
ス、ターゲット、基板の位置関係はスパッターされたシ
リコン原子が基板の表面にほぼ垂直に入射する様に配置
する。
（１３）、（１４）、（１５）の位置関係は、すなはち
アラシスト用イオン・ソース、基板の位置関係は、所望
の結晶方位に応じて第一図に従って配置する。
アラシスト用イオン・ソース、基板の位置関係は、所望
の結晶方位に応じて第一図に従って配置する。
スパッターに先立ってのクリーニングなどは通常の方法
に従って行う。 約３０分のスパッターによって、約１
ミクロンの厚さの単結晶膜かえられる。 但し、基板の
周辺は正確に第一図に示した様な角度が保持できないの
で、単結晶にならない所ができる。
に従って行う。 約３０分のスパッターによって、約１
ミクロンの厚さの単結晶膜かえられる。 但し、基板の
周辺は正確に第一図に示した様な角度が保持できないの
で、単結晶にならない所ができる。
（実施例−２）
第三図は本発明の第二の実施例を示す説明図で５別の単
結晶製造装置である。
結晶製造装置である。
（１５）は基板で５０ｘｌＯＯｍｍの石英板であるが、
基板上に前もって、蒸着あるいはＣＶＤなどで、ポリ・
シリコンを約５０００−１００００オグストロームの厚
さに積んでおく。 （１６）は基板の保持装置で、基
板を４００’Ｃに加熱するヒーターと矢印の方向に往復
運動さす機構を内蔵している。 （１３）、（１４）
はアラシスト用イオン・ソースで、諸元は実施例−１の
場合と全く同じである。
基板上に前もって、蒸着あるいはＣＶＤなどで、ポリ・
シリコンを約５０００−１００００オグストロームの厚
さに積んでおく。 （１６）は基板の保持装置で、基
板を４００’Ｃに加熱するヒーターと矢印の方向に往復
運動さす機構を内蔵している。 （１３）、（１４）
はアラシスト用イオン・ソースで、諸元は実施例−１の
場合と全く同じである。
（１３）、（１４）、（１５）の位置関係は、実施例−
１の場合と同じで、所望の結晶方位に応じて、第一図に
従って配置する。
１の場合と同じで、所望の結晶方位に応じて、第一図に
従って配置する。
動作時の真空度は実施例−１の場合と同じく１で
０−’Ｔｏｒｒで、使用するガスはＡｒ″１イオン出−
１基板の移動速度は１ ｍ ｍ ／ ｓ ｅ ｃ程度で
ある。
１基板の移動速度は１ ｍ ｍ ／ ｓ ｅ ｃ程度で
ある。
単結晶を得るためには、基板の往復移動を何回ら行う必
要があり、上記の厚さの場合には２０〜３０分の時間が
必要である。
要があり、上記の厚さの場合には２０〜３０分の時間が
必要である。
さらに、ランプ（１７）でイオン照射部を可視光で照射
してやると、シリコンの可塑性が増加しく Ｐ ｈｏｔ
ｏ−１ｎｄｕｃｅｄ Ｐ １ａｓｔｉｃｉｔｙ）、結晶
化が容易になる。
してやると、シリコンの可塑性が増加しく Ｐ ｈｏｔ
ｏ−１ｎｄｕｃｅｄ Ｐ １ａｓｔｉｃｉｔｙ）、結晶
化が容易になる。
（発明の効果）
上述の説明の様に本発明を使用すると、容易に単結晶薄
膜を作ることができる。 現在、三次元ＩＣ，等倍セン
サー、Ｌ、ＣＤパネルなど、いずれもアクティブ素子を
作るのに良質の単結晶薄膜が得られず苦労している。
これらの分野に大きい寄与をするものと期待できる。
膜を作ることができる。 現在、三次元ＩＣ，等倍セン
サー、Ｌ、ＣＤパネルなど、いずれもアクティブ素子を
作るのに良質の単結晶薄膜が得られず苦労している。
これらの分野に大きい寄与をするものと期待できる。
第一図 イオン・ビーム照射方向と単結晶方位との関係
第二図 単結晶薄膜製造用イオン・ビーム・・スパッタ
ー装置 第三図 単結晶薄膜製造用イオン・ビーム照射装置 １１ニスバツター用イオン・ソース １２：ターゲット １３ニアツシスト用イオン ソース １４：アラシスト用イオン ソース １５：基板 】６：基板保持装置 １７：ランプ
ー装置 第三図 単結晶薄膜製造用イオン・ビーム照射装置 １１ニスバツター用イオン・ソース １２：ターゲット １３ニアツシスト用イオン ソース １４：アラシスト用イオン ソース １５：基板 】６：基板保持装置 １７：ランプ
Claims (2)
- （１）単結晶薄膜を製造する方法において、基板面に単
結晶材料の蒸気が垂直入射するように蒸着しながら、比
較的低エネルギーの不活性ガスのイオン・ビームを照射
し、所望の結晶方位が得られるように、所望の方位の結
晶が待つ相異なる最稠密の結晶面に垂直な二方向から照
射することを特徴とする単結晶薄膜の製造方法。 - （２）単結晶薄膜を製造する方法において、基板上に前
もって蒸着、スパッター、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの方法で多結
晶薄膜を析出しておき、この多結晶を所望の方位を待つ
た単結晶にするため、不活性ガスのイオン・ビームで照
射し、所望の方位の単結晶が持つ二つの相異なる最稠密
の結晶面に垂直な二方向から照射することを特徴とする
単結晶薄膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15195988A JP2777599B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15195988A JP2777599B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01320291A true JPH01320291A (ja) | 1989-12-26 |
| JP2777599B2 JP2777599B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=15529952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15195988A Expired - Lifetime JP2777599B2 (ja) | 1988-06-20 | 1988-06-20 | 単結晶薄膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2777599B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5744370A (en) * | 1995-08-01 | 1998-04-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fabricating method of a silicon thin film and method for manufacturing a solar cell using the fabricating method |
| US6106734A (en) * | 1993-11-19 | 2000-08-22 | Mega Chips Corporation | Micromachine manufacture using gas beam crystallization |
-
1988
- 1988-06-20 JP JP15195988A patent/JP2777599B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6106734A (en) * | 1993-11-19 | 2000-08-22 | Mega Chips Corporation | Micromachine manufacture using gas beam crystallization |
| US6137120A (en) * | 1993-11-19 | 2000-10-24 | Mega Chips Corporation | Semiconductor device and method of fabricating the same |
| US6225668B1 (en) | 1993-11-19 | 2001-05-01 | Mega Chips Corporation | Semiconductor device having a single crystal gate electrode and insulation |
| US5744370A (en) * | 1995-08-01 | 1998-04-28 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fabricating method of a silicon thin film and method for manufacturing a solar cell using the fabricating method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2777599B2 (ja) | 1998-07-16 |
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