JPH0542824B2 - - Google Patents
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- JPH0542824B2 JPH0542824B2 JP59060403A JP6040384A JPH0542824B2 JP H0542824 B2 JPH0542824 B2 JP H0542824B2 JP 59060403 A JP59060403 A JP 59060403A JP 6040384 A JP6040384 A JP 6040384A JP H0542824 B2 JPH0542824 B2 JP H0542824B2
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
マグネシヤスピネル・サフアイヤ等の単結晶絶
縁物層の表面を、モリブデン酸を含む過酸化水素
水溶液を使用して処理して、モリブデンの結晶核
を多数形成し、同時に、マグネシヤルスピネル等
の単結晶絶縁物層に含まれている酸素をモリブデ
ンをもつてカバーしてこの酸素を不活性化した
後、単結晶絶縁物層の上に第１の単結晶シリコン
層を気相成長法を使用して形成し、この第１の単
結晶シリコン層の上にアモルフアスシリコン層を
形成し、このアモルフアスシリコン層を、固相成
長法を使用して第２の単結晶シリコン層に転換
し、さらに、その上に、第３の単結晶シリコン層
を形成する工程を有する半導体装置の製造方法で
ある。
縁物層の表面を、モリブデン酸を含む過酸化水素
水溶液を使用して処理して、モリブデンの結晶核
を多数形成し、同時に、マグネシヤルスピネル等
の単結晶絶縁物層に含まれている酸素をモリブデ
ンをもつてカバーしてこの酸素を不活性化した
後、単結晶絶縁物層の上に第１の単結晶シリコン
層を気相成長法を使用して形成し、この第１の単
結晶シリコン層の上にアモルフアスシリコン層を
形成し、このアモルフアスシリコン層を、固相成
長法を使用して第２の単結晶シリコン層に転換
し、さらに、その上に、第３の単結晶シリコン層
を形成する工程を有する半導体装置の製造方法で
ある。
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。特
に、マグネシヤスピネル・サフアイヤ等の単結晶
絶縁物層上に単結晶シリコン層を形成し、この単
結晶シリコン層を活性層として半導体装置を製造
する方法の改良に関する。
に、マグネシヤスピネル・サフアイヤ等の単結晶
絶縁物層上に単結晶シリコン層を形成し、この単
結晶シリコン層を活性層として半導体装置を製造
する方法の改良に関する。
マグネシヤスピネル・サフアイヤ等の単結晶絶
縁物層上に形成された単結晶シリコン層を活性層
とする半導体装置においては、素子分離が容易で
あり、また、浮遊静電容量も極めて小さいと云う
利点がある。
縁物層上に形成された単結晶シリコン層を活性層
とする半導体装置においては、素子分離が容易で
あり、また、浮遊静電容量も極めて小さいと云う
利点がある。
たゞ、マグネシヤルスピネル・サフアイヤ等の
単結晶絶縁物層上に単結晶シリコン層を形成する
場合は、ヘテロ接合であるから、この単結晶シリ
コン層中にいくらかの結晶欠陥が発生することは
やむを得ない。
単結晶絶縁物層上に単結晶シリコン層を形成する
場合は、ヘテロ接合であるから、この単結晶シリ
コン層中にいくらかの結晶欠陥が発生することは
やむを得ない。
そこで、この欠点を解消するため、マグネシヤ
スピネル・サフアイヤ等の単結晶絶縁物層上に結
晶欠陥を含まない高品位の単結晶シリコン層を形
成する技術の開発が望まれていた。
スピネル・サフアイヤ等の単結晶絶縁物層上に結
晶欠陥を含まない高品位の単結晶シリコン層を形
成する技術の開発が望まれていた。
本発明の目的は、この要請に応えることにあ
り、マグネシヤスピネル・サフアイヤ等の単結晶
絶縁物層上に結晶欠陥を含まない高品位の単結晶
シリコン層を形成する工程を含む半導体装置の製
造方法を提供することにある。
り、マグネシヤスピネル・サフアイヤ等の単結晶
絶縁物層上に結晶欠陥を含まない高品位の単結晶
シリコン層を形成する工程を含む半導体装置の製
造方法を提供することにある。
上記の目的はマグネシヤスピネル・サフアイヤ
等の単結晶絶縁物層２の表面を、モリブデン酸を
含む過酸化水素水溶液を使用して処理した後、単
結晶絶縁物層２の上に第１の単結晶シリコン層３
を気相成長法を使用して形成し、この第１の単結
晶シリコン層３の上にアモルフアスシリコン層４
を形成し、このアモルフアスシリコン層４を、固
相成長法を使用して第２の単結晶シリコン層４′
に転換することによつて達成される（特許請求の
範囲第１項）。
等の単結晶絶縁物層２の表面を、モリブデン酸を
含む過酸化水素水溶液を使用して処理した後、単
結晶絶縁物層２の上に第１の単結晶シリコン層３
を気相成長法を使用して形成し、この第１の単結
晶シリコン層３の上にアモルフアスシリコン層４
を形成し、このアモルフアスシリコン層４を、固
相成長法を使用して第２の単結晶シリコン層４′
に転換することによつて達成される（特許請求の
範囲第１項）。
この構成の工程を実施して製造した第２の単結
晶シリコン層４′の上に、第３の単結晶シリコン
層５を形成すると、この第３の単結晶シリコン層
５の結晶品位はさらに向上するので、全体とし
て、さらにすぐれた単結晶シリコン基板となる
（特許請求の範囲第２項）。
晶シリコン層４′の上に、第３の単結晶シリコン
層５を形成すると、この第３の単結晶シリコン層
５の結晶品位はさらに向上するので、全体とし
て、さらにすぐれた単結晶シリコン基板となる
（特許請求の範囲第２項）。
上記の構成において、モリブデン酸を含む過酸
化水素水溶液は、30％の過酸化水素１リツトルに
対して１〜0.001グラムのモリブデン酸を溶解し
た水溶液が好適である（特許請求の範囲第３項）。
化水素水溶液は、30％の過酸化水素１リツトルに
対して１〜0.001グラムのモリブデン酸を溶解し
た水溶液が好適である（特許請求の範囲第３項）。
上記の構成において、第１の単結晶シリコン層
３の厚さを0.01〜10μｍとし、アモルフアスシリ
コン層４の厚さを0.01〜5μｍとする、最も好適で
ある。第１の単結晶シリコン層の厚さを10μｍ以
上にすると、結晶欠陥の数は減少するが、その結
晶欠陥のサイズが大きくなつて好ましくなく、ま
た、アモルフアスシリコン層の厚さの5μｍ以上
にすると、これを固相転換した場合多結晶になり
やすく単結晶化しにくいう云う性質があるからで
ある。（特許請求の範囲第４項）。
３の厚さを0.01〜10μｍとし、アモルフアスシリ
コン層４の厚さを0.01〜5μｍとする、最も好適で
ある。第１の単結晶シリコン層の厚さを10μｍ以
上にすると、結晶欠陥の数は減少するが、その結
晶欠陥のサイズが大きくなつて好ましくなく、ま
た、アモルフアスシリコン層の厚さの5μｍ以上
にすると、これを固相転換した場合多結晶になり
やすく単結晶化しにくいう云う性質があるからで
ある。（特許請求の範囲第４項）。
上記の構成において、アモルフアスシリコン層
４を形成する工程は、不活性ガスまたは不活性ガ
スを主体とする混合ガス中において350〜650℃の
反応温度をもつてなす化学気相成長法を使用して
なし、また、アモルフアスシリコン層４の固相転
換工程は、水素ガス中において650〜1350℃の温
度をもつてなすアニール法を使用してなすここと
が有効である（特許請求の範囲第５項）。
４を形成する工程は、不活性ガスまたは不活性ガ
スを主体とする混合ガス中において350〜650℃の
反応温度をもつてなす化学気相成長法を使用して
なし、また、アモルフアスシリコン層４の固相転
換工程は、水素ガス中において650〜1350℃の温
度をもつてなすアニール法を使用してなすここと
が有効である（特許請求の範囲第５項）。
上記の構成において、アモルフアスシリコン層
４を形成してこれを第２の単結晶シリコン層４′
に固相転換する工程を複数回繰り返し実行すれ
ば、それだけ高品位の基板が得られる（特許請求
の範囲第６項）。
４を形成してこれを第２の単結晶シリコン層４′
に固相転換する工程を複数回繰り返し実行すれ
ば、それだけ高品位の基板が得られる（特許請求
の範囲第６項）。
本発明は
イ マグネシヤスピネル等の単結晶絶縁物層２
に、モルブデン酸を含む過酸化水素水溶液を接
触させて、マグネシヤスピネル等の単結晶絶縁
物層２にモルブデンの結晶核を多数形成し、同
時に、モルブデンは酸素と結合しやすい性質を
有するので、マグネシヤスピネル等の単結晶絶
縁物層２に含まれている酸素をモリブデンをも
つてカバーしてこの酸素を不活性化し、その後
になすシリコン単結晶形成工程において、従来
技術とは比較にならない程すぐれた結晶性を有
する第１の単結晶シリコン層３を形成する工程
と、 ロ この結晶性の良好な第１の単結晶シリコン層
３の上に、一旦アモルフアスシリコン層４を形
成し、従来広く使用されていた溶解・再結晶化
法を使用することなく、固相成長法を使用し
て、上記のアモルフアスシリコン層４を単結晶
シリコン層４′に固相転換する工程と の組み合わせである。
に、モルブデン酸を含む過酸化水素水溶液を接
触させて、マグネシヤスピネル等の単結晶絶縁
物層２にモルブデンの結晶核を多数形成し、同
時に、モルブデンは酸素と結合しやすい性質を
有するので、マグネシヤスピネル等の単結晶絶
縁物層２に含まれている酸素をモリブデンをも
つてカバーしてこの酸素を不活性化し、その後
になすシリコン単結晶形成工程において、従来
技術とは比較にならない程すぐれた結晶性を有
する第１の単結晶シリコン層３を形成する工程
と、 ロ この結晶性の良好な第１の単結晶シリコン層
３の上に、一旦アモルフアスシリコン層４を形
成し、従来広く使用されていた溶解・再結晶化
法を使用することなく、固相成長法を使用し
て、上記のアモルフアスシリコン層４を単結晶
シリコン層４′に固相転換する工程と の組み合わせである。
上記イの現像は、本願発明者が発見したもので
あり、単結晶絶縁物層を30％の過酸化水素水１リ
ツトル中に10-6〜202グラムのモリブデン酸を溶
解して製造した水溶液に浸漬した後、その上に単
結晶シリコン層を形成し、その電子移動度を測定
したところ、第９図にＡをもつて示すように、従
来技術（モリブデン酸を含む過酸化水素水に浸漬
しない場合）の結果を示すＢに比して、はるかに
すぐれた電子移動度が実測されている。
あり、単結晶絶縁物層を30％の過酸化水素水１リ
ツトル中に10-6〜202グラムのモリブデン酸を溶
解して製造した水溶液に浸漬した後、その上に単
結晶シリコン層を形成し、その電子移動度を測定
したところ、第９図にＡをもつて示すように、従
来技術（モリブデン酸を含む過酸化水素水に浸漬
しない場合）の結果を示すＢに比して、はるかに
すぐれた電子移動度が実測されている。
本発明は第９図に電子移動度を示す単結晶シリ
コン層上に、さらに、アモルフアスシリコン層４
を形成し、固相成長法を使用して、このアモルフ
アスシリコン層４を単結晶シリコン層に固相転換
するものであるが、その効果は本願発明者の予測
をはるかに超えるものであり、第３の単結晶シリ
コン層５の欠陥密度は103〜104個／cm2であり、従
来技術における108〜109個／cm2とは比較すべくも
ない（第６図ａ，ｂ参照）。
コン層上に、さらに、アモルフアスシリコン層４
を形成し、固相成長法を使用して、このアモルフ
アスシリコン層４を単結晶シリコン層に固相転換
するものであるが、その効果は本願発明者の予測
をはるかに超えるものであり、第３の単結晶シリ
コン層５の欠陥密度は103〜104個／cm2であり、従
来技術における108〜109個／cm2とは比較すべくも
ない（第６図ａ，ｂ参照）。
なお、30％の過酸化水素水１リツトル中に含ま
れるモリブデン酸の量の有効範囲は実験の結果に
よれば、１〜0.001グラムである。
れるモリブデン酸の量の有効範囲は実験の結果に
よれば、１〜0.001グラムである。
以下、図面を参照して、本発明の実施例に係る
半導体装置の製造方法についてさらに説明する。
半導体装置の製造方法についてさらに説明する。
第１実施例
特許請求の範囲第１，２，３，４，５項に対応
する第１の実施例について述べる。
する第１の実施例について述べる。
第１図参照
シリコン単結晶基板上に、厚さ1μｍ程度の単
結晶マグネシヤスピネル層２を形成する。そし
て、30％程度の過酸化水素水１リツトル中に0.1
グラム程度のモリブデン酸を溶解した水溶液を用
意し、上記の単結晶マグネシヤスピネル層２をこ
の水溶液中に約30秒間浸漬する。その後、厚さ約
0.5μｍの第１の単結晶シリコン層３を形成する。
この第１の単結晶シリコン層３は、通常の気相成
長法を使用して形成する。換言すれば、モノシラ
ンと水素ガスとの混合気体中で900〜950℃の温度
において、0.85μｍ／分程度の成長速度をもつて
形成する。この工程によつて形成される第１の単
結晶シリコン層３は、上記のモリブデン酸を含む
過酸化水素水溶液の処理のために、結晶欠陥の数
が単位面積当り、少なくとも１桁から２桁程度少
ない。この現象は、本願発明者が実験的に発見し
たものであり、その作用は、理論的には必ずしも
明らかではないが、下記のように推測される。
結晶マグネシヤスピネル層２を形成する。そし
て、30％程度の過酸化水素水１リツトル中に0.1
グラム程度のモリブデン酸を溶解した水溶液を用
意し、上記の単結晶マグネシヤスピネル層２をこ
の水溶液中に約30秒間浸漬する。その後、厚さ約
0.5μｍの第１の単結晶シリコン層３を形成する。
この第１の単結晶シリコン層３は、通常の気相成
長法を使用して形成する。換言すれば、モノシラ
ンと水素ガスとの混合気体中で900〜950℃の温度
において、0.85μｍ／分程度の成長速度をもつて
形成する。この工程によつて形成される第１の単
結晶シリコン層３は、上記のモリブデン酸を含む
過酸化水素水溶液の処理のために、結晶欠陥の数
が単位面積当り、少なくとも１桁から２桁程度少
ない。この現象は、本願発明者が実験的に発見し
たものであり、その作用は、理論的には必ずしも
明らかではないが、下記のように推測される。
イ 上記の表面処理をなした後、単結晶絶縁物層
上に気相成長法を使用して単結晶シリコン層を
形成すると、モリブデンが結晶核となるため、
実質的に、単結晶シリコン成長時の成長核密度
が増大する。
上に気相成長法を使用して単結晶シリコン層を
形成すると、モリブデンが結晶核となるため、
実質的に、単結晶シリコン成長時の成長核密度
が増大する。
ロ モリブデン原子は酸素原子と結合しやすいた
め、モリブデン酸を溶解した過酸化水素水溶液
を使用して処理することにより、絶縁物層中の
酸素原子がモリブデン原子によつてカバーされ
ることになり、単結晶シリコン層を成長する際
に、成長させるシリコンの原子と絶縁物中の酸
素原子とが結合しにくゝなる。
め、モリブデン酸を溶解した過酸化水素水溶液
を使用して処理することにより、絶縁物層中の
酸素原子がモリブデン原子によつてカバーされ
ることになり、単結晶シリコン層を成長する際
に、成長させるシリコンの原子と絶縁物中の酸
素原子とが結合しにくゝなる。
ハ その結果、その上に形成される単結晶シリコ
ン層中に含まる結晶欠陥の数が単位面積当り少
なくとも１桁か２桁程度減少することになる。
ン層中に含まる結晶欠陥の数が単位面積当り少
なくとも１桁か２桁程度減少することになる。
ニ この現象の実験結果を第９図に示したことは
上記したとおりである。
上記したとおりである。
ホ こゝで、30％の過酸化水素１リツトル中に溶
解するモリブデン酸の量は１〜0.001グラムが
好適である。
解するモリブデン酸の量は１〜0.001グラムが
好適である。
なお、第１の単結晶シリコン層３の厚さを大き
くすると、欠陥の数は減少するが、そのサイズは
大きくなる傾向があり、この第１の単結晶シリコ
ン層３の厚さを10μｍ以上にすることは望ましく
ない。一方、この第１の単結晶シリコン層３の厚
さを極度に薄くすることま望ましくない。本発明
の効果が顕著に認められるためには、第１の単結
晶シリコン層３の厚さは0.01〜10μｍであること
が望ましい。
くすると、欠陥の数は減少するが、そのサイズは
大きくなる傾向があり、この第１の単結晶シリコ
ン層３の厚さを10μｍ以上にすることは望ましく
ない。一方、この第１の単結晶シリコン層３の厚
さを極度に薄くすることま望ましくない。本発明
の効果が顕著に認められるためには、第１の単結
晶シリコン層３の厚さは0.01〜10μｍであること
が望ましい。
次に、厚さ0.5μｍ程度のアモルフアスシリコン
層４を形成する。このアモルフアスシリコン層４
は、モノシランと窒素ガスとの混合気体中で、
540℃程度の温度において、830Å／分程度の成長
速度をもつてなす化学気相成長法を使用して形成
することができる。
層４を形成する。このアモルフアスシリコン層４
は、モノシランと窒素ガスとの混合気体中で、
540℃程度の温度において、830Å／分程度の成長
速度をもつてなす化学気相成長法を使用して形成
することができる。
アモルフアスシリコン層を形成するには反応温
度を低下することが望ましいが、反応温度を低下
すると、キヤリヤガスを窒素ガス・ヘリウムガス
等の不活性ガスとする必要があり、望ましい結晶
品位のアモルフアスシリコン層を形成するには、
不活性ガスまたは不活性ガスを主体とする混合ガ
ス中において、350〜650℃の反応温度をもつてな
す化学気相成長法を使用してなすことが望まし
い。
度を低下することが望ましいが、反応温度を低下
すると、キヤリヤガスを窒素ガス・ヘリウムガス
等の不活性ガスとする必要があり、望ましい結晶
品位のアモルフアスシリコン層を形成するには、
不活性ガスまたは不活性ガスを主体とする混合ガ
ス中において、350〜650℃の反応温度をもつてな
す化学気相成長法を使用してなすことが望まし
い。
第２図参照
上記のアモルフアスシリコン層４を、1100℃程
度の水素ガス中で10分間程度アニールして、第２
の単結晶シリコン層４′に固相転換する。この工
程は、第１の単結晶シリコン層３を種結晶とし
て、アモルフアスシリコン層４を固相転換する工
程である。
度の水素ガス中で10分間程度アニールして、第２
の単結晶シリコン層４′に固相転換する。この工
程は、第１の単結晶シリコン層３を種結晶とし
て、アモルフアスシリコン層４を固相転換する工
程である。
このような固相転換工程は、従来技術において
はヘリウムガス等不活性ガス中においてなすアニ
ール法をもつてなすことが一般であつたが、不活
性ガス中でなすと、その後その上に形成する単結
晶シリコン層に、第３図ａに示すように多くの欠
陥が発生するが、上記したように水素ガス中でな
すと、第３図ｂに示すように欠陥の発生が顕著に
少ない。この現象も本発明の発明者が実験的に発
見した事項である。
はヘリウムガス等不活性ガス中においてなすアニ
ール法をもつてなすことが一般であつたが、不活
性ガス中でなすと、その後その上に形成する単結
晶シリコン層に、第３図ａに示すように多くの欠
陥が発生するが、上記したように水素ガス中でな
すと、第３図ｂに示すように欠陥の発生が顕著に
少ない。この現象も本発明の発明者が実験的に発
見した事項である。
上記のアニール工程の前後における反射電子線
回折像を第４図ａ，ｂに示す。第４図ａはアニー
ル前の状態を示す。スポツトもリングも認められ
ず、アモルフアスであることが明瞭である。一
方、第４図ｂはアニール後の状態を示す。スポツ
ト状の輝点が認められ、単結晶化していることが
明瞭である。
回折像を第４図ａ，ｂに示す。第４図ａはアニー
ル前の状態を示す。スポツトもリングも認められ
ず、アモルフアスであることが明瞭である。一
方、第４図ｂはアニール後の状態を示す。スポツ
ト状の輝点が認められ、単結晶化していることが
明瞭である。
この固相転換工程の効果が顕著であるアニール
条件は、水素ガス中において、650〜1350℃の温
度範囲においてなすことである。
条件は、水素ガス中において、650〜1350℃の温
度範囲においてなすことである。
第５図ａ，ｂ参照
第５図ａは固相転換工程によつて形成された第
２の単結晶シリコン層４′の欠陥を示す電子顕微
鏡写真（20000倍）であり、その欠陥密度は５×
104〜５×105／cm2程度である。一方、第５図ｂに
は従来技術に係る場合であり、アモルフアスシリ
コン層４は形成せずに、単結晶マグネシヤスピネ
ル層上に、直接単結晶シリコン層（図示せず）を
厚さ1μｍ程度に形成したときの欠陥の状態を示
す電子顕微鏡写真（20000倍）であり、その欠陥
密度は５×108〜５×109／cm2である。この第５図
ａ，ｂから明らかなように、アモルフアスシリコ
ンを固相転換して単結晶化した第２の単結晶シリ
コン層４′の結晶品位は大幅に向上している。
２の単結晶シリコン層４′の欠陥を示す電子顕微
鏡写真（20000倍）であり、その欠陥密度は５×
104〜５×105／cm2程度である。一方、第５図ｂに
は従来技術に係る場合であり、アモルフアスシリ
コン層４は形成せずに、単結晶マグネシヤスピネ
ル層上に、直接単結晶シリコン層（図示せず）を
厚さ1μｍ程度に形成したときの欠陥の状態を示
す電子顕微鏡写真（20000倍）であり、その欠陥
密度は５×108〜５×109／cm2である。この第５図
ａ，ｂから明らかなように、アモルフアスシリコ
ンを固相転換して単結晶化した第２の単結晶シリ
コン層４′の結晶品位は大幅に向上している。
さらに、モノシランと水素ガスとの混合気体中
で、950℃程度の温度において0.85μｍ／分程度の
成長速度をもつてなす化学気相成長法を使用し
て、第３の単結晶シリコン層５を40μｍ程度の厚
さに形成する。
で、950℃程度の温度において0.85μｍ／分程度の
成長速度をもつてなす化学気相成長法を使用し
て、第３の単結晶シリコン層５を40μｍ程度の厚
さに形成する。
以上の工程をもつて製造した第３の単結晶シリ
コン層５の顕微鏡写真（400倍）を第６図ａに示
す。また、マグネシヤスピネル層上に単結晶シリ
コン層を直接成長させた場合の顕微鏡写真（400
倍）を第６図ｂに示す。従来技術にあつては108
〜109／cm2程度の欠陥密度が避け難かつたが、本
発明における欠陥密度は103〜104／cm2程度に改善
されている。
コン層５の顕微鏡写真（400倍）を第６図ａに示
す。また、マグネシヤスピネル層上に単結晶シリ
コン層を直接成長させた場合の顕微鏡写真（400
倍）を第６図ｂに示す。従来技術にあつては108
〜109／cm2程度の欠陥密度が避け難かつたが、本
発明における欠陥密度は103〜104／cm2程度に改善
されている。
第２実施例
特許請求の範囲第６項に対応する第２の実施例
について述べる。
について述べる。
この実施例は、本発明の要旨に係るアモルフア
スシリコン層４の形成工程とこれを第２の単結晶
シリコン層４′に固相転換する工程とを繰り返し
て、その上に形成される第３の単結晶シリコン層
５の結晶品位をさらに向上するものである。
スシリコン層４の形成工程とこれを第２の単結晶
シリコン層４′に固相転換する工程とを繰り返し
て、その上に形成される第３の単結晶シリコン層
５の結晶品位をさらに向上するものである。
第７図参照
第１の実施例の場合と同様、シリコン単結晶基
板１上に、厚さ1μｍ程度の単結晶マグネシヤス
ピネル層２を形成し、30％程度の過酸化水素水１
リツトル中に0.1グラム程度のモリブデン酸を溶
解した水溶液に上記の単結晶マグネシヤスピネル
層２を約30秒間浸漬した後、乾燥し、その後、モ
ノシランと水素ガスとの混合気体中で、950℃程
度の温度において0.85μｍ／分程度の成長速度を
もつてなす化学気相成長法を使用して、0.5μｍ程
度の厚さの第１の単結晶シリコン層３を形成し、
つゞいて、モノシランと窒素ガスとの混合気体中
で540℃程度の温度において830Å／分程度の成長
速度をもつてなす化学気相成長法を使用して、厚
さ0.5μｍ程度のアモルフアスシリコン層（図示せ
ず）を形成し、これを1100℃程度の水素ガス中で
10分間程度アニールして上記のアモルフアスシリ
コン層（図示せず）を固相結晶化して第２の単結
晶シリコン層４′を形成する。そして、上記のア
モルフアスシリコン層（図示せず）の形成工程と
これを単結晶化して第２の単結晶シリコン層４′
を形成する固相転換工程とを２回繰り返して実行
する。さらに、その上に、モノシランと水素ガス
との混合気体中で950℃程度の温度において0.85μ
ｍ／分程度の成長速度をもつてなす化学気相成長
法を使用して、厚さ40μｍ程度の第３の単結晶シ
リコン層５を形成する。
板１上に、厚さ1μｍ程度の単結晶マグネシヤス
ピネル層２を形成し、30％程度の過酸化水素水１
リツトル中に0.1グラム程度のモリブデン酸を溶
解した水溶液に上記の単結晶マグネシヤスピネル
層２を約30秒間浸漬した後、乾燥し、その後、モ
ノシランと水素ガスとの混合気体中で、950℃程
度の温度において0.85μｍ／分程度の成長速度を
もつてなす化学気相成長法を使用して、0.5μｍ程
度の厚さの第１の単結晶シリコン層３を形成し、
つゞいて、モノシランと窒素ガスとの混合気体中
で540℃程度の温度において830Å／分程度の成長
速度をもつてなす化学気相成長法を使用して、厚
さ0.5μｍ程度のアモルフアスシリコン層（図示せ
ず）を形成し、これを1100℃程度の水素ガス中で
10分間程度アニールして上記のアモルフアスシリ
コン層（図示せず）を固相結晶化して第２の単結
晶シリコン層４′を形成する。そして、上記のア
モルフアスシリコン層（図示せず）の形成工程と
これを単結晶化して第２の単結晶シリコン層４′
を形成する固相転換工程とを２回繰り返して実行
する。さらに、その上に、モノシランと水素ガス
との混合気体中で950℃程度の温度において0.85μ
ｍ／分程度の成長速度をもつてなす化学気相成長
法を使用して、厚さ40μｍ程度の第３の単結晶シ
リコン層５を形成する。
以上の工程をもつて製造した第３の単結晶シリ
コン層の欠陥密度は102〜103／cm2程度に改善され
ている。
コン層の欠陥密度は102〜103／cm2程度に改善され
ている。
第８図ａ，ｂ，ｃ参照
また、以上の実施例は平坦なシリコン単結晶基
板１上に、本発明を実施したものであるが、第８
図ａ，ｂ，ｃに示すようなWell型構造のシリコ
ン単結晶基板１′上に本発明を応用しても同一の
効果が得られることは言うまでもない。
板１上に、本発明を実施したものであるが、第８
図ａ，ｂ，ｃに示すようなWell型構造のシリコ
ン単結晶基板１′上に本発明を応用しても同一の
効果が得られることは言うまでもない。
また、以上の実施例では、アモルフアスシリコ
ンの成長条件として、成長温度540℃、成長速度
380Å／分で行つたが、成長温度350〜650℃、成
長速度20〜2000Å／分の範囲内で成長を行つた場
合でもほゞ同等の効果が得られた。
ンの成長条件として、成長温度540℃、成長速度
380Å／分で行つたが、成長温度350〜650℃、成
長速度20〜2000Å／分の範囲内で成長を行つた場
合でもほゞ同等の効果が得られた。
〔発明の効果〕
以上説明したとおり、本発明に係る半導体装置
の製造方法は、 イ マグネシヤスピネル・サフアイヤ等の単結晶
絶縁物層の表面を、モリブデン酸を含む過酸化
水素水溶液を使用して処理して、モリブデンの
結晶核を多数形成し、同時に、マグネシヤスピ
ネル等の単結晶絶縁物層に含まれている酸素を
モリブデンをもつてカバーしてこの酸素を不活
性化する工程と、 ロ この前処理されたマグネシヤスピネル・サフ
アイヤ等の単結晶絶縁物層の上に、高品位の第
１の単結晶シリコン層を気相成長法を使用して
形成する工程と、 ハ この高品位の第１の単結晶シリコン層の上に
低温において高品位のアモルフアスシリコン層
を形成する工程と、 ニ この高品位のアモルフアスシリコン層を、水
素ガス中においてなすアニール法を使用してな
す固相成長法を使用して、高品位の第２の単結
晶シリコン層に転換する工程と、 ホ さらに、その上に、第３の単結晶シリコン層
を形成する工程と ヘ との組み合わせであるので、 ト 作用の項に述べた、本出願人の発見した自然
法則が有効に機能して（冗長を避けるため、記
載を省略する。）、 チ 本発明に係る半導体装置の製造方法によれ
ば、マグネシヤスピネル・サフアイヤ等の単結
晶絶縁物層上に結晶欠陥を含まない高品位の単
結晶シリコン層を形成する工程を含む半導体装
置を製造することができる。
の製造方法は、 イ マグネシヤスピネル・サフアイヤ等の単結晶
絶縁物層の表面を、モリブデン酸を含む過酸化
水素水溶液を使用して処理して、モリブデンの
結晶核を多数形成し、同時に、マグネシヤスピ
ネル等の単結晶絶縁物層に含まれている酸素を
モリブデンをもつてカバーしてこの酸素を不活
性化する工程と、 ロ この前処理されたマグネシヤスピネル・サフ
アイヤ等の単結晶絶縁物層の上に、高品位の第
１の単結晶シリコン層を気相成長法を使用して
形成する工程と、 ハ この高品位の第１の単結晶シリコン層の上に
低温において高品位のアモルフアスシリコン層
を形成する工程と、 ニ この高品位のアモルフアスシリコン層を、水
素ガス中においてなすアニール法を使用してな
す固相成長法を使用して、高品位の第２の単結
晶シリコン層に転換する工程と、 ホ さらに、その上に、第３の単結晶シリコン層
を形成する工程と ヘ との組み合わせであるので、 ト 作用の項に述べた、本出願人の発見した自然
法則が有効に機能して（冗長を避けるため、記
載を省略する。）、 チ 本発明に係る半導体装置の製造方法によれ
ば、マグネシヤスピネル・サフアイヤ等の単結
晶絶縁物層上に結晶欠陥を含まない高品位の単
結晶シリコン層を形成する工程を含む半導体装
置を製造することができる。
第１図、第２図は、本発明の第１の実施例を説
明する断面図である。第３図ａ，ｂは、アモルフ
アスシリコンを固相単結晶化する工程をヘリウム
ガス中ａと水素ガス中ｂとでアニールした場合、
その上に形成される単結晶シリコン層中の欠陥の
発生状態を比較する顕微鏡写真（400倍）である。
第４ａ，ｂは、本発明の固相単結晶化工程（固相
成長法による単結晶化工程）前後のシリコン層の
顕微鏡写真（400倍）である。第５図ａ，ｂは、
本発明の固相単晶化工程（固相成長法による単結
晶化工程）後の第２の単結晶シリコン層の欠陥状
態と従来技術における単結晶シリコン層（マグネ
シヤスピネル層上に直接成長させた単結晶シリコ
ン層）の欠陥状態と比較する電子顕微鏡写真
（20000倍）である。第６図ａ，ｂは、本発明の第
１の実施例に係る第３の単結晶シリコン層中ａと
従来技術に係る単結晶シリコン層（マグネシヤス
ピネル層上に直接成長させた単結晶シリコン層）
中ｂとの欠陥の発生状態を比較する顕微鏡写真
（400倍）である。第７図は、本発明の第２の実施
例を説明する断面図である。第８図ａ，ｂ，ｃ
は、Well型構造のシリコン単結晶基板上に本発
明を適用した場合の各主要工程後の基板断面図で
ある。第９図は、本発明の要旨に係る工程（単結
晶絶縁物層をモリブデン酸を含む過酸化水素水溶
液に浸漬してなす前処理工程）の効果（電子移動
度と過酸化水素水溶液に含まれるモリブデン酸の
濃度との関係）を示すグラフである。 １……シリコン単結晶基板、１′……Well型構
造のシリコン単結晶基板、２……単結晶絶縁物層
（単結晶マグネシヤスピネル層）、３……第１の単
結晶シリコン層、４……アモルフアスシリコン
層、４′……第２の単結晶シリコン層（固相転換
された層）、５……第３の単結晶シリコン層。
明する断面図である。第３図ａ，ｂは、アモルフ
アスシリコンを固相単結晶化する工程をヘリウム
ガス中ａと水素ガス中ｂとでアニールした場合、
その上に形成される単結晶シリコン層中の欠陥の
発生状態を比較する顕微鏡写真（400倍）である。
第４ａ，ｂは、本発明の固相単結晶化工程（固相
成長法による単結晶化工程）前後のシリコン層の
顕微鏡写真（400倍）である。第５図ａ，ｂは、
本発明の固相単晶化工程（固相成長法による単結
晶化工程）後の第２の単結晶シリコン層の欠陥状
態と従来技術における単結晶シリコン層（マグネ
シヤスピネル層上に直接成長させた単結晶シリコ
ン層）の欠陥状態と比較する電子顕微鏡写真
（20000倍）である。第６図ａ，ｂは、本発明の第
１の実施例に係る第３の単結晶シリコン層中ａと
従来技術に係る単結晶シリコン層（マグネシヤス
ピネル層上に直接成長させた単結晶シリコン層）
中ｂとの欠陥の発生状態を比較する顕微鏡写真
（400倍）である。第７図は、本発明の第２の実施
例を説明する断面図である。第８図ａ，ｂ，ｃ
は、Well型構造のシリコン単結晶基板上に本発
明を適用した場合の各主要工程後の基板断面図で
ある。第９図は、本発明の要旨に係る工程（単結
晶絶縁物層をモリブデン酸を含む過酸化水素水溶
液に浸漬してなす前処理工程）の効果（電子移動
度と過酸化水素水溶液に含まれるモリブデン酸の
濃度との関係）を示すグラフである。 １……シリコン単結晶基板、１′……Well型構
造のシリコン単結晶基板、２……単結晶絶縁物層
（単結晶マグネシヤスピネル層）、３……第１の単
結晶シリコン層、４……アモルフアスシリコン
層、４′……第２の単結晶シリコン層（固相転換
された層）、５……第３の単結晶シリコン層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 単結晶絶縁物層２の表面を、モリブデン酸を
溶解させた過酸化水素水溶液を使用して処理した
後、前記単結晶絶縁物層２の上に第１の単結晶シ
リコン層３を気相成長法を使用して形成し、 該第１の単結晶シリコン層３の上にアモルフア
スシリコン層４を形成し、 固相成長法を使用して、前記アモルフアスシリ
コン層４を第２の単結晶シリコン層４′に転換す
る 工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造
方法。 ２ 前記第２の単結晶シリコン層４′の上に、第
３の単結晶シリコン層５を形成する工程を含むこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
体装置の製造方法。 ３ 前記過酸化水素水溶液は、30％の過酸化水素
水１リツトルに対して１〜0.001グラムのモリブ
デン酸を溶解させてなることを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載の半導体装置の
製造方法。 ４ 前記第１の単結晶シリコン層３の厚さを0.01
〜10μｍとし、前記アモルフアスシリコン層４の
厚さを0.01〜5μｍとすることを特徴とする特許請
求の範囲第１項、第２項、または、第３項記載の
半導体装置の製造方法。 ５ 前記アモルフアスシリコン層４を形成する工
程は、不活性ガスまたは不活性ガスを主体とする
混合ガス中において350〜650℃の反応温度をもつ
てなす化学気相成長法を使用してなし、前記固相
転換工程は、水素ガス中において650〜1350℃の
温度をもつてなすアニール法を使用してなすこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第
３項、または第４項記載の半導体装置の製造方
法。 ６ 前記アモルフアスシリコン層４を形成してこ
れを第２の単結晶シリコン層４′に固相転換する
工程を複数回繰り返し実行することを特徴とする
特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４
項、または、第５項記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060403A JPS60202952A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 半導体装置の製造方法 |
| DE8585400604T DE3587377T2 (de) | 1984-03-28 | 1985-03-28 | Verfahren zur herstellung von halbleiteranordnungen unter verwendung von silizium-auf- isolator techniken. |
| KR1019850002066A KR900000203B1 (ko) | 1984-03-28 | 1985-03-28 | 적층홈이 없는 단일 결정성 반도체장치 제조방법 |
| EP85400604A EP0159252B1 (en) | 1984-03-28 | 1985-03-28 | Process for the production of semiconductor devices by using silicon-on-isolation techniques |
| US07/073,839 US5037774A (en) | 1984-03-28 | 1987-07-15 | Process for the production of semiconductor devices utilizing multi-step deposition and recrystallization of amorphous silicon |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59060403A JPS60202952A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60202952A JPS60202952A (ja) | 1985-10-14 |
| JPH0542824B2 true JPH0542824B2 (ja) | 1993-06-29 |
Family
ID=13141166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59060403A Granted JPS60202952A (ja) | 1984-03-28 | 1984-03-28 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5037774A (ja) |
| EP (1) | EP0159252B1 (ja) |
| JP (1) | JPS60202952A (ja) |
| KR (1) | KR900000203B1 (ja) |
| DE (1) | DE3587377T2 (ja) |
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| JPH01244608A (ja) * | 1988-03-26 | 1989-09-29 | Fujitsu Ltd | 半導体結晶の成長方法 |
| JPH01289108A (ja) * | 1988-05-17 | 1989-11-21 | Fujitsu Ltd | ヘテロエピタキシャル成長方法 |
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| JP3497198B2 (ja) * | 1993-02-03 | 2004-02-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置および薄膜トランジスタの作製方法 |
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| US6997985B1 (en) | 1993-02-15 | 2006-02-14 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor, semiconductor device, and method for fabricating the same |
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