JPH04188612A - 結晶成長方法及び該方法によって得られた結晶物品 - Google Patents
結晶成長方法及び該方法によって得られた結晶物品Info
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- JPH04188612A JPH04188612A JP2311591A JP31159190A JPH04188612A JP H04188612 A JPH04188612 A JP H04188612A JP 2311591 A JP2311591 A JP 2311591A JP 31159190 A JP31159190 A JP 31159190A JP H04188612 A JPH04188612 A JP H04188612A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、結晶成長方法及び該方法によって得られた結
晶物品に係り、特に、横方向エピタキシャル成長によっ
て薄膜結晶を形成して得られる薄膜結晶Ｓ ＯＩ （Ｓ
ｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎ５ｕｒａｔｏｒ）構造及びそ
の形成方法に関する。
晶物品に係り、特に、横方向エピタキシャル成長によっ
て薄膜結晶を形成して得られる薄膜結晶Ｓ ＯＩ （Ｓ
ｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎ５ｕｒａｔｏｒ）構造及びそ
の形成方法に関する。
本発明は１例えば、半導体集積回路等の電子素子、光素
子等に利用される薄膜結晶に適用される。
子等に利用される薄膜結晶に適用される。
［従来の技術及び発明が解決しようとする課題］非晶質
絶縁膜上に単結晶薄膜を成長させる結晶形成技術の分野
におけるひとつの方法として、横方向固相エピタキシャ
ル成長が提案されている。
絶縁膜上に単結晶薄膜を成長させる結晶形成技術の分野
におけるひとつの方法として、横方向固相エピタキシャ
ル成長が提案されている。
これは、第３図に示すように、単結晶基板１上に設けた
一部開口部３を有する絶縁膜２の上に非晶質薄膜４を形
成し、これを熱処理することによって、開口部３に露出
した単結晶基板表面を種として非晶質薄膜４を同相エピ
タキシャル成長させ、更に単結晶領域７を開口部から絶
縁膜上まで横方向成長させる方法である。
一部開口部３を有する絶縁膜２の上に非晶質薄膜４を形
成し、これを熱処理することによって、開口部３に露出
した単結晶基板表面を種として非晶質薄膜４を同相エピ
タキシャル成長させ、更に単結晶領域７を開口部から絶
縁膜上まで横方向成長させる方法である。
しかし、この方法に関して数多の研究がなされては来た
が、絶縁膜２上に単結晶領域７を横方向成長させ得る距
離には限りがあり、最長でも３〜５μ田程度に過ぎない
。なぜなら、絶縁膜２上の非晶質薄膜４中においてラン
ダムに発生する結晶核１０が横方向成長して来た単結晶
領域７の伸長を阻むからである。非晶質薄膜４の膜厚が
比較的薄ければ、単結晶領域が開口部３における単結晶
基板表面と非晶質薄膜４の界面８から、非晶質薄膜４の
表面まで達するのにさしたる時間は要さないが、これに
対し絶縁膜２上に長く横方向成長していくには時間が掛
かることになる。一方で、非晶質薄膜を熱処理すると、
一定時間の後には確率的に自発的な結晶核の核形成が生
じるので、その間に横方向成長を続けてきた単結晶領域
７の成長端面９とその結晶核１０が接した段階で、単結
晶領域の横方向成長は停止を余儀なくされる。
が、絶縁膜２上に単結晶領域７を横方向成長させ得る距
離には限りがあり、最長でも３〜５μ田程度に過ぎない
。なぜなら、絶縁膜２上の非晶質薄膜４中においてラン
ダムに発生する結晶核１０が横方向成長して来た単結晶
領域７の伸長を阻むからである。非晶質薄膜４の膜厚が
比較的薄ければ、単結晶領域が開口部３における単結晶
基板表面と非晶質薄膜４の界面８から、非晶質薄膜４の
表面まで達するのにさしたる時間は要さないが、これに
対し絶縁膜２上に長く横方向成長していくには時間が掛
かることになる。一方で、非晶質薄膜を熱処理すると、
一定時間の後には確率的に自発的な結晶核の核形成が生
じるので、その間に横方向成長を続けてきた単結晶領域
７の成長端面９とその結晶核１０が接した段階で、単結
晶領域の横方向成長は停止を余儀なくされる。
横方向固相エピタキシャル成長におけるかような問題点
を解決し、横方向成長距離を十分なものとするには、横
方向の固相成長レートに対して、熱処理を開始してから
最初のランダムな核形成が生じるまでの潜伏時間を延長
するか、或いは、ランダムな核形成が生じても再びこれ
を非晶質化してしまえばよい。前者の思想に沿った発明
としては特開昭６２−１０１０１７号に、また後者は特
開昭６３−１６６２１２号に提案されているので、それ
らを例に引いて説明する。
を解決し、横方向成長距離を十分なものとするには、横
方向の固相成長レートに対して、熱処理を開始してから
最初のランダムな核形成が生じるまでの潜伏時間を延長
するか、或いは、ランダムな核形成が生じても再びこれ
を非晶質化してしまえばよい。前者の思想に沿った発明
としては特開昭６２−１０１０１７号に、また後者は特
開昭６３−１６６２１２号に提案されているので、それ
らを例に引いて説明する。
特開昭６２−１０１０１７号では、非晶質薄膜へ中性イ
オンを注入した後に、熱処理を行なうアイデアが提案さ
れている。これは、主に非晶質薄膜の膜厚方向全域にわ
たってほぼ一様にイオンを注入した結果、非晶質薄膜の
結晶化に先立って必要な構造緩和に要する時間を延長す
ることによって、ランダムな核形成の潜伏時間を稼ごう
とするものである。従って、非晶質薄膜の膜厚が薄けれ
ば、膜厚のほぼ中段に投影飛程が位置するようにイオン
注入することになり、また厚ければエネルギーを高低に
違えた多段階注入が必要となる。しかしながら、多段階
注入の煩雑さはもとより、膜厚の中段より浅い領域にイ
オン注入することが、ランダム核形成の抑制にとって必
ずしも最善の方法ではないことは、後に詳述するとおり
である。
オンを注入した後に、熱処理を行なうアイデアが提案さ
れている。これは、主に非晶質薄膜の膜厚方向全域にわ
たってほぼ一様にイオンを注入した結果、非晶質薄膜の
結晶化に先立って必要な構造緩和に要する時間を延長す
ることによって、ランダムな核形成の潜伏時間を稼ごう
とするものである。従って、非晶質薄膜の膜厚が薄けれ
ば、膜厚のほぼ中段に投影飛程が位置するようにイオン
注入することになり、また厚ければエネルギーを高低に
違えた多段階注入が必要となる。しかしながら、多段階
注入の煩雑さはもとより、膜厚の中段より浅い領域にイ
オン注入することが、ランダム核形成の抑制にとって必
ずしも最善の方法ではないことは、後に詳述するとおり
である。
特開昭６３−１６６２１２号では、横方向成長している
単結晶領域の成長端面近傍の未単結晶化領域を、熱処理
を続行すると同時に、局所的なイオン注入によって、逐
次非晶質化してい（方法が提案されている。この方法が
実現できれば、たとえランダムに発生した結晶核が存在
しても、単結晶化領域がこれと接触する直前に、イオン
注入によって非晶質化されるので、原理的には横方向成
長距離を無βＨに稈長できることになる。しカルながら
、横方向固相成長レートは一般に数千人／ｈｏｕｒと遅
いので、十分な距離まで横方向成長させる必要な時間安
定にイオン注入を続けることは無論の事、イオン注入装
置の内部で熱処理を長時間続けることが一般的ではない
点や、単結晶領域の横方向成長に局所的なイオン注入を
同期させる困難である点などから、この方法が必ずしも
最善の方法的であるとは言えない。
単結晶領域の成長端面近傍の未単結晶化領域を、熱処理
を続行すると同時に、局所的なイオン注入によって、逐
次非晶質化してい（方法が提案されている。この方法が
実現できれば、たとえランダムに発生した結晶核が存在
しても、単結晶化領域がこれと接触する直前に、イオン
注入によって非晶質化されるので、原理的には横方向成
長距離を無βＨに稈長できることになる。しカルながら
、横方向固相成長レートは一般に数千人／ｈｏｕｒと遅
いので、十分な距離まで横方向成長させる必要な時間安
定にイオン注入を続けることは無論の事、イオン注入装
置の内部で熱処理を長時間続けることが一般的ではない
点や、単結晶領域の横方向成長に局所的なイオン注入を
同期させる困難である点などから、この方法が必ずしも
最善の方法的であるとは言えない。
従って、本発明の目的は、横方向固相エピタキシャル成
長において横方向成長距離が著しく改善された結晶成長
方法、および該方法によって得られた結晶物品を提供す
ることにある。
長において横方向成長距離が著しく改善された結晶成長
方法、および該方法によって得られた結晶物品を提供す
ることにある。
［課題を解決するための手段及び作用］すなわち、本発
明は、単結晶基板と、該単結晶基板上に被覆されかつ該
単結晶基板の表面の一部が露出するような開口部が設け
られた絶縁膜とからなる基体上に、非晶質薄膜を形成し
、次いで該開口部を種として該非晶質薄膜を絶縁膜上に
まで横方向固相エピタキシャル成長させる結晶成長方法
において、前記非晶質薄膜の膜厚とほぼ等しい投影飛程
が得られるようなエネルギーに加速されたイオンを前記
非晶質薄膜に注入した後に、熱処理によって結晶化させ
ることを特徴とする結晶成長方法、及び該方法によって
得られた結晶物品である。
明は、単結晶基板と、該単結晶基板上に被覆されかつ該
単結晶基板の表面の一部が露出するような開口部が設け
られた絶縁膜とからなる基体上に、非晶質薄膜を形成し
、次いで該開口部を種として該非晶質薄膜を絶縁膜上に
まで横方向固相エピタキシャル成長させる結晶成長方法
において、前記非晶質薄膜の膜厚とほぼ等しい投影飛程
が得られるようなエネルギーに加速されたイオンを前記
非晶質薄膜に注入した後に、熱処理によって結晶化させ
ることを特徴とする結晶成長方法、及び該方法によって
得られた結晶物品である。
更に、該単結晶基板上に被覆されかつ該単結晶基板の表
面の一部が露出するような開口部が設けられた絶縁膜と
からなる基体上に、多結晶薄膜を形成し、次いで該開口
部を種として該多結晶薄膜を絶縁膜上にまで横方向固相
エピタキシャル成長させる結晶成長方法において、前記
多結晶薄膜の膜厚とほぼ等しい投影飛程が得られるよう
なエネルギーに加速されたイオンを前記多結晶薄膜に注
入した後に、熱処理によって結晶化させることを特徴と
する結晶成長方法、及び該方法によって得られた結晶物
品である。
面の一部が露出するような開口部が設けられた絶縁膜と
からなる基体上に、多結晶薄膜を形成し、次いで該開口
部を種として該多結晶薄膜を絶縁膜上にまで横方向固相
エピタキシャル成長させる結晶成長方法において、前記
多結晶薄膜の膜厚とほぼ等しい投影飛程が得られるよう
なエネルギーに加速されたイオンを前記多結晶薄膜に注
入した後に、熱処理によって結晶化させることを特徴と
する結晶成長方法、及び該方法によって得られた結晶物
品である。
本発明においては、熱処理に先立って、イオン注入の投
影飛程が、特に、絶縁膜上の非晶質薄膜の膜厚と飛程が
ほぼ一致するような、即ち絶縁膜と非晶算薄膜の界面近
傍に位置するようなエネルギーに加速されたイオンを注
入することにょって、絶縁膜上の非晶質薄膜中における
ランダムな結晶核の核形成を最も効果的に抑制し、結果
として単結晶領域の横方向成長距離をより伸長すること
を可能とするものである。
影飛程が、特に、絶縁膜上の非晶質薄膜の膜厚と飛程が
ほぼ一致するような、即ち絶縁膜と非晶算薄膜の界面近
傍に位置するようなエネルギーに加速されたイオンを注
入することにょって、絶縁膜上の非晶質薄膜中における
ランダムな結晶核の核形成を最も効果的に抑制し、結果
として単結晶領域の横方向成長距離をより伸長すること
を可能とするものである。
［実施態様］
以下に、本発明による結晶成長方法をその原理から詳し
く説明する。
く説明する。
絶縁膜表面上に形成された非晶質薄膜中における結晶核
の核形成は１発生場所によって、（１）非晶質薄膜表面
、（２）膜中、（３）下地たる絶縁膜との界面の三種類
に分類し得るが、これらの内で、（３）が最も生じやす
いことが一般的に知られている。従って、核形成後の結
晶粒の成長レートと膜中における核形成頻度に対して非
晶質薄膜の膜厚が十分に薄い場合、界面に核形成した結
晶粒は自らの成長によって直ちに膜表面に達し、その後
は薄膜の面内に横方向成長するばかりとなるために、結
果として斯様な結晶化過程は界面における核形成に律速
されることになる。更に言うなら、非晶質薄膜中におけ
るランダムな核形成を抑制するには、何よりも先ず、下
地絶縁膜との界面に発生する結晶核の核形成を抑えなけ
ればならない。
の核形成は１発生場所によって、（１）非晶質薄膜表面
、（２）膜中、（３）下地たる絶縁膜との界面の三種類
に分類し得るが、これらの内で、（３）が最も生じやす
いことが一般的に知られている。従って、核形成後の結
晶粒の成長レートと膜中における核形成頻度に対して非
晶質薄膜の膜厚が十分に薄い場合、界面に核形成した結
晶粒は自らの成長によって直ちに膜表面に達し、その後
は薄膜の面内に横方向成長するばかりとなるために、結
果として斯様な結晶化過程は界面における核形成に律速
されることになる。更に言うなら、非晶質薄膜中におけ
るランダムな核形成を抑制するには、何よりも先ず、下
地絶縁膜との界面に発生する結晶核の核形成を抑えなけ
ればならない。
そこで幾つかの材料の非晶質薄膜について、熱処理工程
に先立ってイオンを注入してから、熱処理を施して結晶
核の形成過程を調べたところ、熱処理を開始してから最
初の核形成が生じるまでの潜伏時間（ｉｎｃｕｂａｔｉ
ｏｎ ｔｉｍｅ）が注入イオンノ投影飛程に依存するこ
とが分かった。第２図は、注入エネルギーによって変化
させた非晶質薄膜中のイオンの投影飛程に対する、潜伏
時間の依存性の傾向を示すひとつの例である。核形成の
潜伏時間は、注入イオンの投影飛程が膜厚と等しい、即
ち非晶質薄膜の下地絶縁膜の界面近傍で極大（Ｔｍａｘ
）を示した。この結果は、上述の界面近傍で初期に形成
される筈の結晶核の核形成が、界面近傍へのイオン注入
によって抑制されたことに起因している。
に先立ってイオンを注入してから、熱処理を施して結晶
核の形成過程を調べたところ、熱処理を開始してから最
初の核形成が生じるまでの潜伏時間（ｉｎｃｕｂａｔｉ
ｏｎ ｔｉｍｅ）が注入イオンノ投影飛程に依存するこ
とが分かった。第２図は、注入エネルギーによって変化
させた非晶質薄膜中のイオンの投影飛程に対する、潜伏
時間の依存性の傾向を示すひとつの例である。核形成の
潜伏時間は、注入イオンの投影飛程が膜厚と等しい、即
ち非晶質薄膜の下地絶縁膜の界面近傍で極大（Ｔｍａｘ
）を示した。この結果は、上述の界面近傍で初期に形成
される筈の結晶核の核形成が、界面近傍へのイオン注入
によって抑制されたことに起因している。
また、核形成の潜伏時間のイオン注入エネルギーに、対
する斯様な依存性は、初めから非晶質状態で堆積された
薄膜へのイオン注入のみならず、結晶性を有する薄膜へ
のイオン注入によってこれを非晶質化したものでも、同
様な傾向を示した。
する斯様な依存性は、初めから非晶質状態で堆積された
薄膜へのイオン注入のみならず、結晶性を有する薄膜へ
のイオン注入によってこれを非晶質化したものでも、同
様な傾向を示した。
但しこの場合、イオン注入は、下地絶縁膜との界面状態
の制御ばかりでな（、結晶を非晶質化する役割をも担う
ために、同程度の効果を得るには、非晶質薄膜にイオン
注入する場合に比べて総じて高いドーズが必要であった
。
の制御ばかりでな（、結晶を非晶質化する役割をも担う
ために、同程度の効果を得るには、非晶質薄膜にイオン
注入する場合に比べて総じて高いドーズが必要であった
。
本発明による薄膜結晶の形成方法は、上記の知見を利用
するものである。その形成過程を第１図を用いて説明す
る。
するものである。その形成過程を第１図を用いて説明す
る。
まず、単結晶基板１上に絶縁膜２を形成し、これに一部
単結晶基板１表面が露出するような開口部３を設け、更
にその上に固相成長させる非晶質薄膜４を形成し、結晶
形成用の基体を作成する［第１図（ａ）１゜ 次に、この非晶質薄膜４の全面にイオン５を注入する［
第１図（ｂ）】。このとき、注入イオンの加速エネルギ
ーは、その投影飛程が非晶質薄膜４の膜厚とちょうど等
しくなるように設定されねばならない。
単結晶基板１表面が露出するような開口部３を設け、更
にその上に固相成長させる非晶質薄膜４を形成し、結晶
形成用の基体を作成する［第１図（ａ）１゜ 次に、この非晶質薄膜４の全面にイオン５を注入する［
第１図（ｂ）】。このとき、注入イオンの加速エネルギ
ーは、その投影飛程が非晶質薄膜４の膜厚とちょうど等
しくなるように設定されねばならない。
そこでこれを、非晶質薄膜４の融点より低温で熱処理す
ると、開口部３に露出した単結晶基板表面６と非晶質薄
膜４との界面から、固相エピタキシャル成長によって単
結晶領域７が成長する［第１図（ｃ）１゜ 更に熱処理を続けると、単結晶領域７は絶縁膜２上まで
も横方向成長し、広い単結晶領域が得られる。［第１図
（ｄ）１゜ ここで、［第１図（ａ）］に示した工程において、非晶
質薄膜４の代わりに多結晶薄膜を形成しておいてもよい
。なぜなら、十分なドーズを与えておけば、次なるイオ
ン注入工程において、多結晶薄膜は非晶質化されるから
である。但し、前述のごと（、多結晶薄膜を非晶質化し
、更に下地絶縁膜との間の界面における核形成を抑制す
るには、初めから非晶質膜を形成しておいた場合よりも
高いドーズが必要である。
ると、開口部３に露出した単結晶基板表面６と非晶質薄
膜４との界面から、固相エピタキシャル成長によって単
結晶領域７が成長する［第１図（ｃ）１゜ 更に熱処理を続けると、単結晶領域７は絶縁膜２上まで
も横方向成長し、広い単結晶領域が得られる。［第１図
（ｄ）１゜ ここで、［第１図（ａ）］に示した工程において、非晶
質薄膜４の代わりに多結晶薄膜を形成しておいてもよい
。なぜなら、十分なドーズを与えておけば、次なるイオ
ン注入工程において、多結晶薄膜は非晶質化されるから
である。但し、前述のごと（、多結晶薄膜を非晶質化し
、更に下地絶縁膜との間の界面における核形成を抑制す
るには、初めから非晶質膜を形成しておいた場合よりも
高いドーズが必要である。
［実施例］
以下に、本発明による薄膜結晶の形成方法を、実施態様
に示した工程によってＳｉの薄膜結晶の形成に適用した
実施例を説明する。
に示した工程によってＳｉの薄膜結晶の形成に適用した
実施例を説明する。
〈実施例１〉
単結晶基板として（１００） Ｓｉウェハーを用い、ま
ずはこれを熱酸化法によって５００人程酸化し、５ｉＯ
ｚ絶縁膜を形成した。
ずはこれを熱酸化法によって５００人程酸化し、５ｉＯ
ｚ絶縁膜を形成した。
そして、この酸化膜を通常のフォトリソグラフィー工程
によってバターニングし、幅２μｍの開口溝な下地の単
結晶基板表面が露出するように、ウェハー面内の（１１
０）方位に沿って設けた。
によってバターニングし、幅２μｍの開口溝な下地の単
結晶基板表面が露出するように、ウェハー面内の（１１
０）方位に沿って設けた。
次にこの基板上に、低圧ＣＶＤ法によって、非晶質Ｓｉ
薄膜を１０００人の膜厚で堆積した。
薄膜を１０００人の膜厚で堆積した。
そして、この表面から７０ｋｅＶのエネルギーに加速さ
れたＳｉ″″イオンをＩ Ｘ １０１１０１ｓ”のドー
ズで注入した。この場合、注入されたＳｉイオンのＳｉ
膜中における投影飛程は９９７人となり、はぼ下地たる
５ｉｎ２絶縁膜との界面に位置することになる。
れたＳｉ″″イオンをＩ Ｘ １０１１０１ｓ”のドー
ズで注入した。この場合、注入されたＳｉイオンのＳｉ
膜中における投影飛程は９９７人となり、はぼ下地たる
５ｉｎ２絶縁膜との界面に位置することになる。
斯様にして用意された基板を、Ｎ２雰囲気中で５５０℃
の温度に保って５０時間はど熱処理したところ、開口溝
から横方向成長してきた単結晶領域は差し渡し２０μｍ
の幅まで拡がっていた。その−方で、単結晶領域の及ん
でいない５ｉ０２上の領域には、未だランダムな核形成
が僅かしか認められなかった。これは即ち、本発明によ
る方法によって、横方向固相エピタキシャル成長距離が
１０μｍ以上に達することが可能となったことを意味し
ている。
の温度に保って５０時間はど熱処理したところ、開口溝
から横方向成長してきた単結晶領域は差し渡し２０μｍ
の幅まで拡がっていた。その−方で、単結晶領域の及ん
でいない５ｉ０２上の領域には、未だランダムな核形成
が僅かしか認められなかった。これは即ち、本発明によ
る方法によって、横方向固相エピタキシャル成長距離が
１０μｍ以上に達することが可能となったことを意味し
ている。
〈実施例２〉
単結晶基板として（１００） Ｓｉウェハーを用い、今
度はこの表面に低圧ＣＶＤ法によって５ｉｓＮ＜膜を５
００人程堆積し、これを絶縁膜とした。
度はこの表面に低圧ＣＶＤ法によって５ｉｓＮ＜膜を５
００人程堆積し、これを絶縁膜とした。
そして、この窒化膜を通常のフォトリソグラフィー工程
によってバターニングし、幅２μｍの開口溝を下地の単
結晶基板表面が露出するように、ウェハー面内の＋１１
’０）方位に沿って設けた。
によってバターニングし、幅２μｍの開口溝を下地の単
結晶基板表面が露出するように、ウェハー面内の＋１１
’０）方位に沿って設けた。
次にこの基板上に、低圧ＣＶＤ法によって、今度は多結
晶Ｓｉ薄膜を１０００人の膜厚で堆積した。
晶Ｓｉ薄膜を１０００人の膜厚で堆積した。
そして、この表面から７０ｋｅＶのエネルギーに加速さ
れたＳｉ”イオンを５ Ｘ １０”ｃ＋ｎ−”のドーズ
で注入した。この場合、注入されたＳｉイオンのＳｉ膜
中における投影飛程は９９７人となり、はぼ下地たる５
ｉ−Ｎ４絶縁膜との界面に位置することになる。また、
このイオン注入によって、多結晶Ｓｉ薄膜は完全に非晶
質化されていた。
れたＳｉ”イオンを５ Ｘ １０”ｃ＋ｎ−”のドーズ
で注入した。この場合、注入されたＳｉイオンのＳｉ膜
中における投影飛程は９９７人となり、はぼ下地たる５
ｉ−Ｎ４絶縁膜との界面に位置することになる。また、
このイオン注入によって、多結晶Ｓｉ薄膜は完全に非晶
質化されていた。
斯様にして用意された基板を、Ｎ２雰囲気中で５５０℃
の温度に保って５０時間はど熱処理したところ、実施例
１に示した例と全く同様な結果が得られた。
の温度に保って５０時間はど熱処理したところ、実施例
１に示した例と全く同様な結果が得られた。
［発明の効果］
本発明は、絶縁膜上の非晶質薄膜中のにおけるランダム
な結晶核形成過程が、薄膜へのイオン注入の投影飛程に
依存することを利用し、単結晶基板表面を種として、非
晶質薄膜を絶縁膜上に横方向固相エピタキシャル成長さ
せるに際して、横方向成長可能な距離を伸長することを
可能とするものである。
な結晶核形成過程が、薄膜へのイオン注入の投影飛程に
依存することを利用し、単結晶基板表面を種として、非
晶質薄膜を絶縁膜上に横方向固相エピタキシャル成長さ
せるに際して、横方向成長可能な距離を伸長することを
可能とするものである。
本発明は、絶縁膜上の非晶質薄膜中におけるランダムな
核形成の主たる原因である、それらの界面における核形
成を抑制するために、特に、その投影飛程が非晶質薄膜
の膜厚とほぼ等しく、即ち、下地絶縁膜との界面近傍に
位置するようなエネルギーに加速されたイオンを表面か
ら注入しておくことによって、横方向成長する単結晶領
域の成長を阻むランダム核形成の障害を最小限にするも
のである。また、イオン注入によるランダム核形成の抑
制を最も効果的に行なえることから、イオン注入におけ
るドーズな必要最小限に留めることを可能とするもので
もある。
核形成の主たる原因である、それらの界面における核形
成を抑制するために、特に、その投影飛程が非晶質薄膜
の膜厚とほぼ等しく、即ち、下地絶縁膜との界面近傍に
位置するようなエネルギーに加速されたイオンを表面か
ら注入しておくことによって、横方向成長する単結晶領
域の成長を阻むランダム核形成の障害を最小限にするも
のである。また、イオン注入によるランダム核形成の抑
制を最も効果的に行なえることから、イオン注入におけ
るドーズな必要最小限に留めることを可能とするもので
もある。
その結果、本発明による結晶成長方法は、各種素子を形
成するに十分広大な単結晶領域を有する、ＳＯＩ構造の
結晶薄膜を安価に提供するものである。
成するに十分広大な単結晶領域を有する、ＳＯＩ構造の
結晶薄膜を安価に提供するものである。
第１図は、本発明による結晶成長方法の工程を示す断面
図である。 第２図は、本発明による薄膜結晶の形成方法の根拠であ
る、非晶質薄膜の固相再結晶過程における、非晶質薄膜
の膜厚と注入イオンの投影飛程に対する、核形成の潜伏
時間の依存性の傾向を示すひとつの例である。 第３図は、結晶成長方法における、ひとつの従来技術の
工程を示す断面図である。 １・・・単結晶基板、 ２・・・絶縁膜、３・・
・開口部、 ４・・・非結晶薄膜、５・・・
イオン、 ６・・・基板表面、７・・・単結
晶領域、 ８・・・界面、９・・・成長端面、
ｌＯ・・・結晶核。 代理人 弁理士 山 下 穣 平
図である。 第２図は、本発明による薄膜結晶の形成方法の根拠であ
る、非晶質薄膜の固相再結晶過程における、非晶質薄膜
の膜厚と注入イオンの投影飛程に対する、核形成の潜伏
時間の依存性の傾向を示すひとつの例である。 第３図は、結晶成長方法における、ひとつの従来技術の
工程を示す断面図である。 １・・・単結晶基板、 ２・・・絶縁膜、３・・
・開口部、 ４・・・非結晶薄膜、５・・・
イオン、 ６・・・基板表面、７・・・単結
晶領域、 ８・・・界面、９・・・成長端面、
ｌＯ・・・結晶核。 代理人 弁理士 山 下 穣 平
Claims (4)
- （１）単結晶基板と、該単結晶基板上に被覆されかつ該
単結晶基板の表面の一部が露出するような開口部が設け
られた絶縁膜とからなる基体上に、非晶質薄膜を形成し
、次いで該開口部を種として該非晶質薄膜を絶縁膜上に
まで横方向固相エピタキシャル成長させる結晶成長方法
において、前記非晶質薄膜の膜厚とほぼ等しい投影飛程
が得られるようなエネルギーに加速されたイオンを前記
非晶質薄膜に注入した後に、熱処理によって結晶化させ
ることを特徴とする結晶成長方法。 - （２）単結晶基板と、該単結晶基板上に被覆されかつ該
単結晶基板の表面の一部が露出するような開口部が設け
られた絶縁膜とからなる基体上に、非晶質薄膜を形成し
、次いで該開口部を種として該非晶質薄膜を絶縁膜上に
まで横方向固相エピタキシャル成長させることにより得
られる結晶物品において、前記非晶質薄膜の膜厚とほぼ
等しい投影飛程が得られるようなエネルギーに加速され
たイオンを前記非晶質薄膜に注入した後に、熱処理によ
って結晶化させることにより得られることを特徴とする
結晶物品。 - （３）単結晶基板と、該単結晶基板上に被覆されかつ該
単結晶基板の表面の一部が露出するような開口部が設け
られた絶縁膜とからなる基体上に、多結晶薄膜を形成し
、次いで該開口部を種として該多結晶薄膜を絶縁膜上に
まで横方向固相エピタキシャル成長させる結晶成長方法
において、前記多結晶薄膜の膜厚とほぼ等しい投影飛程
が得られるようなエネルギーに加速されたイオンを前記
多結晶薄膜に注入した後に、熱処理によって結晶化させ
ることを特徴とする結晶成長方法。 - （４）単結晶基板と、該単結晶基板上に被覆されかつ該
単結晶基板の表面の一部が露出するような開口部が設け
られた絶縁膜とからなる基体上に、多結晶薄膜を形成し
、次いで該開口部を種として該多結晶薄膜を絶縁膜上に
まで横方向固相エピタキシャル成長させることにより得
られる結晶物品において、前記多結晶薄膜の膜厚とほぼ
等しい投影飛程が得られるようなエネルギーに加速され
たイオンを前記多結晶薄膜に注入した後に、熱処理によ
って結晶化させることにより得られることを特徴とする
結晶物品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2311591A JPH04188612A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 結晶成長方法及び該方法によって得られた結晶物品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2311591A JPH04188612A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 結晶成長方法及び該方法によって得られた結晶物品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04188612A true JPH04188612A (ja) | 1992-07-07 |
Family
ID=18019088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2311591A Pending JPH04188612A (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 結晶成長方法及び該方法によって得られた結晶物品 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04188612A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006191028A (ja) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 配向変更された低欠陥密度のＳｉを製造する方法 |
| JP2008543081A (ja) * | 2005-06-01 | 2008-11-27 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | ハイブリッド配向基板のための改善されたアモルファス化／テンプレート再結晶化の方法 |
-
1990
- 1990-11-19 JP JP2311591A patent/JPH04188612A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006191028A (ja) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 配向変更された低欠陥密度のＳｉを製造する方法 |
| JP2008543081A (ja) * | 2005-06-01 | 2008-11-27 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | ハイブリッド配向基板のための改善されたアモルファス化／テンプレート再結晶化の方法 |
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