JPH0374838A - エピタキシャル成長法 - Google Patents
エピタキシャル成長法Info
- Publication number
- JPH0374838A JPH0374838A JP21011189A JP21011189A JPH0374838A JP H0374838 A JPH0374838 A JP H0374838A JP 21011189 A JP21011189 A JP 21011189A JP 21011189 A JP21011189 A JP 21011189A JP H0374838 A JPH0374838 A JP H0374838A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- epitaxial growth
- film
- ray beam
- thin film
- single crystal
- 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.)
- Pending
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- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Recrystallisation Techniques (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】
本発明は、薄膜作成法に関し、特に低温ですぐれた品質
の薄膜結晶を得るためのエピタキシャル成長法に関する
。 ［発明の概要１ この発明は、基板単結晶上に、ＣＶＤあるいは真空蒸着
法などで堆積したＳｉ、 ＧａＡｓなどの非晶質半導体
膜、あるいはその他の非晶質薄膜を、基板単結晶を種と
して再結晶化（エピタキシャル成長）する方法に関する
もので、特にＸ線ビーム照射により、結晶の完全性が良
好な再結晶膜を得るようにしたものである。 ３）前記Ｘ線ビームを成形し、または変調して前記非晶
質薄膜の任意の個所を選択的に結晶化させることを特徴
とする請求項１または２に記載のエピタキシャル成長法
。 〔従来の技術Ｊ 基板単結晶上に、半導体薄膜結晶を作製する場合、その
融液もしくは溶液を用いる液相エピタキシャル法、シラ
ン、アルシン、トリメチルガリウムなど半導体の構成原
子から成るガスの熱分解や、分子線などによる気相エピ
タキシャル法など、基板結晶を種結晶として直接結晶薄
膜を育成してゆく方法が行なわれている。しかしこれら
はいずれも、成長温度、あるいは表面洗浄温度が高いた
め、すでに素子が作り込まれている基板上への薄膜結晶
の育成あるいはウェーハ面内での選択的な成長には通さ
ない。 一方、低温での薄膜の作製法としては、固相エピタキシ
ャル成長が行なわれている。これは、基板単結晶上に、
まずＣＶＤ法などで低温で非晶質膜を堆積し、その後、
この膜を電気炉で、焼鈍して結晶化する方法である。特
にシリコンの場合、基板単結晶表面に厚い酸化膜が存在
すると、成長薄膜結晶の完全性が低下したり、エピタキ
シャル成長そのものが阻害されることがある。また堆積
シリコン膜中に多量の不純物原子が混入している場合も
同様である。これに対して、焼鈍中Ｃ高エネルギーの希
ガス原子のイオンを注入することが試みられている。し
かし、不純物原子の注入は、デバイス性能に悪影響を及
ぼす場合が多いし、高真空中で行なう必要がある。 ［発明が解決しようとする課題］ 上述したように、従来の方法では、低温で結晶性にすぐ
れた単結晶薄膜を得ることは困難であった。本発明は、
大気圧中で結晶成長が可能であり、不純物を含まず、完
全性にすぐれた結晶成長方法、さらには選択的Ｃ結晶成
長が可能なエピタキシャル成長法を提供することを目的
とする。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は、基板単結晶上に堆積された非晶質薄膜にＸ線
ビームを照射して、薄膜の照射部位をエピキタシャル成
長させて結晶化することを特徴とする。 ［作 用〕 本発明においては、非晶質薄膜の結晶化（エピタキシャ
ル成長）のためにＸ線照射を用いる。Ｘ線照射によるエ
ピタキシャル成長の促進はこれまで知られておらず、本
発明者らによって、はじめて見出されたものである。エ
ピタキシャル成長促進の機構は未だ解明されていないが
、Ｘ線の照射によって内殻電子が励起され、原子間の結
合状態に変化が生じ、そのために再結晶核の形成または
原子の拡散が促進されるので、エピタキシャル成長が促
進されるのではないかと考えられる。 ［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。 第１図は、本発明によるエピタキシャル成長法を示す模
式図である。基板単結晶１の上に、ＣＶＯ法あるいは超
高真空下での分子線エピタキシャル法などにより、非晶
質薄膜２を堆積する。次にこの膜に対し、Ｘ線ビーム３
を照射する。Ｘ線の照射は、Ｎ２、＾ｒ１など希ガス雰
囲気か、真空中で行なう。試料全体を電気炉等で補助的
に加熱してもよい。Ｘ線の輝度は、これら補助加熱の有
無、基板冷却の程度にもよるが、補助加熱の無い場合、
１０′７〜１０”ｐｈｏｔｏｎ／ ｃｍ”程度以上が望
ましい。 例として、シリコンのエピタキシャル成長について説明
する。 寸法約２ｃｍＸ約２ｃｍの基板単結晶シリコンの（１０
０）面上に、減圧ＣＶＤ法によって、厚さ４００ｒｖの
非晶質シリコン膜を堆積させた。この堆積膜の直径約１
０ｏ＋ａ＋の領域にＸ線ビーム（４〜５０ｋｅｙの広い
スペクトルを有するシンクロトロン軌道放射光）を照射
して再結晶化させた。このようにして得られた結晶の結
晶性をレーザーラマンスペクトルによって測定した。 第２図は、プローブ光として波長５１４．５ｎｍおよび
４８８．０ｒｖの単色光を用いた時の再結晶試料の５２
１ｃｍ−’ラマンピーク強度（基板単結晶シリコンのそ
れに対する比）のＸ線照射量依存性を示す。 前者は表面から約３５００Åまでの深さの、後者は約２
５００人までの深さの結晶状態を反映している。低照射
量（第２図中、 （ａ）および（ｂ）で示す）では、結
晶化を示す５２１ｃｍ−’のラマンビークは認められず
、基板からの工、ビタキシャル成長が、結晶表面まで達
していないことがわかる。照射量約２ＸＩ（＋１７フオ
トン／ Ｃｍ２、照射時間１０分（図中（Ｃ）で示す）
以上では、ラマンピーク強度は基板単結晶のそれに極め
て近い値を示し、再結晶化が、極めて良好に進行したこ
とを示す。 一方、第３図は、同一の試料に対し、１０分間、電気炉
で焼鈍した場合のラマンピーク強度の温度依存性である
。６２０℃の温度で、ピーク強度が急激に増加し、エピ
タキシャル成長が表面に達しているのがわかる。しかし
その値は、Ｘ線照射試料に比べて２０％近くも低く、結
晶性が良くないこと、特に深部における結晶性が低いこ
とがわかる。また高温はどこの値が大きいことは、電気
炉による焼鈍では、エピタキシャル成長完了時にも多数
の結晶欠陥が残留し、より高温にもたらさなければ、こ
れら欠陥を消滅させ得ないことを示している。 Ｘ線ビームは、試料の全面にわたって照射することもで
きるし、細径のビームとして、試料上を走査させ、非晶
質薄膜の任意の部分を結晶させることも可能である。さ
らにｘＩｓの強度または波長を変調しながら走査するこ
とも可能である。結晶の回折を利用してＸ線ビームを微
調整すれば、Ｘ線ビームの径を原子の寸法の程度、すな
わち数λ程度の精度で調整することができる。Ｘ線の照
射と試料の加熱とを併用することも有効である。 以上の例では、シリコンのエピタキシャル成長について
説明したが、本発明はＧａＡｓなと、他の半導体、さら
には半導体以外の非晶質薄膜のエピタキシャル成長に広
く適用することができる。 ［発明の効果］ 以上、説明したように、Ｘ線照射を用いて、非晶質膜を
エピタキシャル成長させると、（１）電気炉による焼鈍
より、結晶性の良好な再結晶膜が得られる。 （２）Ｘ線ビームによるウェハー面内で選択的な成長が
行なえる。 （３）結晶によるＸ線ビームの干渉などを利用すれば、
（２）の選択性は、原子間距離オーダーまで高めること
ができる。 （４）希ガス雰囲気中で再結晶化できる。 （５）電気炉による焼鈍に比べて低温で再結晶化できる
。 などの利点がある。
の薄膜結晶を得るためのエピタキシャル成長法に関する
。 ［発明の概要１ この発明は、基板単結晶上に、ＣＶＤあるいは真空蒸着
法などで堆積したＳｉ、 ＧａＡｓなどの非晶質半導体
膜、あるいはその他の非晶質薄膜を、基板単結晶を種と
して再結晶化（エピタキシャル成長）する方法に関する
もので、特にＸ線ビーム照射により、結晶の完全性が良
好な再結晶膜を得るようにしたものである。 ３）前記Ｘ線ビームを成形し、または変調して前記非晶
質薄膜の任意の個所を選択的に結晶化させることを特徴
とする請求項１または２に記載のエピタキシャル成長法
。 〔従来の技術Ｊ 基板単結晶上に、半導体薄膜結晶を作製する場合、その
融液もしくは溶液を用いる液相エピタキシャル法、シラ
ン、アルシン、トリメチルガリウムなど半導体の構成原
子から成るガスの熱分解や、分子線などによる気相エピ
タキシャル法など、基板結晶を種結晶として直接結晶薄
膜を育成してゆく方法が行なわれている。しかしこれら
はいずれも、成長温度、あるいは表面洗浄温度が高いた
め、すでに素子が作り込まれている基板上への薄膜結晶
の育成あるいはウェーハ面内での選択的な成長には通さ
ない。 一方、低温での薄膜の作製法としては、固相エピタキシ
ャル成長が行なわれている。これは、基板単結晶上に、
まずＣＶＤ法などで低温で非晶質膜を堆積し、その後、
この膜を電気炉で、焼鈍して結晶化する方法である。特
にシリコンの場合、基板単結晶表面に厚い酸化膜が存在
すると、成長薄膜結晶の完全性が低下したり、エピタキ
シャル成長そのものが阻害されることがある。また堆積
シリコン膜中に多量の不純物原子が混入している場合も
同様である。これに対して、焼鈍中Ｃ高エネルギーの希
ガス原子のイオンを注入することが試みられている。し
かし、不純物原子の注入は、デバイス性能に悪影響を及
ぼす場合が多いし、高真空中で行なう必要がある。 ［発明が解決しようとする課題］ 上述したように、従来の方法では、低温で結晶性にすぐ
れた単結晶薄膜を得ることは困難であった。本発明は、
大気圧中で結晶成長が可能であり、不純物を含まず、完
全性にすぐれた結晶成長方法、さらには選択的Ｃ結晶成
長が可能なエピタキシャル成長法を提供することを目的
とする。 ［課題を解決するための手段］ 本発明は、基板単結晶上に堆積された非晶質薄膜にＸ線
ビームを照射して、薄膜の照射部位をエピキタシャル成
長させて結晶化することを特徴とする。 ［作 用〕 本発明においては、非晶質薄膜の結晶化（エピタキシャ
ル成長）のためにＸ線照射を用いる。Ｘ線照射によるエ
ピタキシャル成長の促進はこれまで知られておらず、本
発明者らによって、はじめて見出されたものである。エ
ピタキシャル成長促進の機構は未だ解明されていないが
、Ｘ線の照射によって内殻電子が励起され、原子間の結
合状態に変化が生じ、そのために再結晶核の形成または
原子の拡散が促進されるので、エピタキシャル成長が促
進されるのではないかと考えられる。 ［実施例］ 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。 第１図は、本発明によるエピタキシャル成長法を示す模
式図である。基板単結晶１の上に、ＣＶＯ法あるいは超
高真空下での分子線エピタキシャル法などにより、非晶
質薄膜２を堆積する。次にこの膜に対し、Ｘ線ビーム３
を照射する。Ｘ線の照射は、Ｎ２、＾ｒ１など希ガス雰
囲気か、真空中で行なう。試料全体を電気炉等で補助的
に加熱してもよい。Ｘ線の輝度は、これら補助加熱の有
無、基板冷却の程度にもよるが、補助加熱の無い場合、
１０′７〜１０”ｐｈｏｔｏｎ／ ｃｍ”程度以上が望
ましい。 例として、シリコンのエピタキシャル成長について説明
する。 寸法約２ｃｍＸ約２ｃｍの基板単結晶シリコンの（１０
０）面上に、減圧ＣＶＤ法によって、厚さ４００ｒｖの
非晶質シリコン膜を堆積させた。この堆積膜の直径約１
０ｏ＋ａ＋の領域にＸ線ビーム（４〜５０ｋｅｙの広い
スペクトルを有するシンクロトロン軌道放射光）を照射
して再結晶化させた。このようにして得られた結晶の結
晶性をレーザーラマンスペクトルによって測定した。 第２図は、プローブ光として波長５１４．５ｎｍおよび
４８８．０ｒｖの単色光を用いた時の再結晶試料の５２
１ｃｍ−’ラマンピーク強度（基板単結晶シリコンのそ
れに対する比）のＸ線照射量依存性を示す。 前者は表面から約３５００Åまでの深さの、後者は約２
５００人までの深さの結晶状態を反映している。低照射
量（第２図中、 （ａ）および（ｂ）で示す）では、結
晶化を示す５２１ｃｍ−’のラマンビークは認められず
、基板からの工、ビタキシャル成長が、結晶表面まで達
していないことがわかる。照射量約２ＸＩ（＋１７フオ
トン／ Ｃｍ２、照射時間１０分（図中（Ｃ）で示す）
以上では、ラマンピーク強度は基板単結晶のそれに極め
て近い値を示し、再結晶化が、極めて良好に進行したこ
とを示す。 一方、第３図は、同一の試料に対し、１０分間、電気炉
で焼鈍した場合のラマンピーク強度の温度依存性である
。６２０℃の温度で、ピーク強度が急激に増加し、エピ
タキシャル成長が表面に達しているのがわかる。しかし
その値は、Ｘ線照射試料に比べて２０％近くも低く、結
晶性が良くないこと、特に深部における結晶性が低いこ
とがわかる。また高温はどこの値が大きいことは、電気
炉による焼鈍では、エピタキシャル成長完了時にも多数
の結晶欠陥が残留し、より高温にもたらさなければ、こ
れら欠陥を消滅させ得ないことを示している。 Ｘ線ビームは、試料の全面にわたって照射することもで
きるし、細径のビームとして、試料上を走査させ、非晶
質薄膜の任意の部分を結晶させることも可能である。さ
らにｘＩｓの強度または波長を変調しながら走査するこ
とも可能である。結晶の回折を利用してＸ線ビームを微
調整すれば、Ｘ線ビームの径を原子の寸法の程度、すな
わち数λ程度の精度で調整することができる。Ｘ線の照
射と試料の加熱とを併用することも有効である。 以上の例では、シリコンのエピタキシャル成長について
説明したが、本発明はＧａＡｓなと、他の半導体、さら
には半導体以外の非晶質薄膜のエピタキシャル成長に広
く適用することができる。 ［発明の効果］ 以上、説明したように、Ｘ線照射を用いて、非晶質膜を
エピタキシャル成長させると、（１）電気炉による焼鈍
より、結晶性の良好な再結晶膜が得られる。 （２）Ｘ線ビームによるウェハー面内で選択的な成長が
行なえる。 （３）結晶によるＸ線ビームの干渉などを利用すれば、
（２）の選択性は、原子間距離オーダーまで高めること
ができる。 （４）希ガス雰囲気中で再結晶化できる。 （５）電気炉による焼鈍に比べて低温で再結晶化できる
。 などの利点がある。
第１図は本発明を説明する模式図。
第２図は本発明によるシリコン再結晶膜の結晶性を示す
特性図、 第３図は加熱によるシリコン再結晶膜の結晶性を示す特
性図である。 １・・・基板単結晶、 ２・・・非晶質薄膜、 ３・・・Ｘ線ビーム。
特性図、 第３図は加熱によるシリコン再結晶膜の結晶性を示す特
性図である。 １・・・基板単結晶、 ２・・・非晶質薄膜、 ３・・・Ｘ線ビーム。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）基板単結晶上に堆積された非晶質薄膜にＸ線ビーム
を照射して、該薄膜の照射部位をエピキタシャル成長さ
せて結晶化することを特徴とするエピタキシャル成長法
。 ２）前記Ｘ線ビームの照射時に、前記基板単結晶を加熱
することを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャル
成長法。 ３）前記Ｘ線ビームを成形し、または変調して前記非晶
質薄膜の任意の個所を選択的に結晶化させることを特徴
とする請求項１または２に記載のエピタキシャル成長法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21011189A JPH0374838A (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | エピタキシャル成長法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21011189A JPH0374838A (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | エピタキシャル成長法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0374838A true JPH0374838A (ja) | 1991-03-29 |
Family
ID=16583992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21011189A Pending JPH0374838A (ja) | 1989-08-16 | 1989-08-16 | エピタキシャル成長法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0374838A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007277003A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-10-25 | Ricoh Co Ltd | 記録媒体収納容器及び画像形成装置 |
| JP2008013194A (ja) * | 2006-07-04 | 2008-01-24 | Sanko Co Ltd | 運搬用容器 |
-
1989
- 1989-08-16 JP JP21011189A patent/JPH0374838A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007277003A (ja) * | 2006-03-14 | 2007-10-25 | Ricoh Co Ltd | 記録媒体収納容器及び画像形成装置 |
| JP2008013194A (ja) * | 2006-07-04 | 2008-01-24 | Sanko Co Ltd | 運搬用容器 |
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